DE2322144A1

DE2322144A1 - Gefaerbte polyester und polyamide

Info

Publication number: DE2322144A1
Application number: DE19732322144
Authority: DE
Inventors: Vincent Simon Ellis; David Morgan Luther Griffiths
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1972-05-03
Filing date: 1973-05-02
Publication date: 1973-11-22
Also published as: NL7306032A; JPS4947617A; GB1399284A; FR2183171B1; FR2183171A1; IT987120B; AU5461873A

Description

PATENTANWÄLTE D R. ■ I N G. H. FINCKE

DiPL-ING. S. ST." CGE.?

8 M OrJ C hi EM 5 MULLERSTRAS.se 31 2, ί*ΊΑ1 1973

Mappe 23^90 - Dr. K. Case P 25000

Imperial Chemical Industries Ltd, London, Großbritannien

Gefärbte Polyester und Polyamide

Priorität: 3.5.1972 - Großbritannien

Die Erfindung bezieht sich auf gefärbte Polyester-.oder Polyamidfäden. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf solche Fäden, die eine dispergierte Polyolefinphase enthalten.

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Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Polyester- oder Polyamidfadens vorgeschlagen, welches dadurch ausgeführt wird, daß man in den faserbildenen Polyester oder in das fas'erbildende Polyamid im .geschmolzenen Zustand eine kleinere Menge eines Polyolefins im geschmolzenen Zustand einarbeitet, wobei im Polyolefin vor dem Einmischen eine kleinere Menge eines Färbematerials dispergiert wird, und daß man hierauf das erhaltene Gemisch aus Polyester oder Polyamid, Polyolefin und Färbemittel in Form von Fäden schmelzextrudiert.

Unter den Ausdruck "Polyester" fallen auch Mischpolyester, unter den Ausdruck "Polyamid" fallen auch Mischpolyamide und unter den Ausdruck "Polyolefin" fallen •auch Mischpolyolefine.

Vor der Durchführung des Misehens kann der Polyester oder das Polyamid in dem geschmolzenen Zustand vorliegen, wie er bei einem Schmelzphasenverfahren anfällt, oder der Polyester oder das Polyamid kann durch das Auf- . schmelzen eines vorher verfestigten Polymers im geschmolzenen Zustand erhalten werden, wobei das Polymer auch durch eine Festphasenpolykondensation hergestellt worden sein kann.

Das Mischen kann durch jedes zweckmäßige Verfahren durchgeführt werden. Beispiele hierfür sind statische Mischer oder irgendeine Vorrichtung, welche eine hohe Schergeschwindigkeit ergibt (im Falle eines bereits geschmolzenen Polymers)und eine Vorrichtung, in welcher ein Schmelzen und Scheren bewirkt wird, wie z.B. ein Schneckenextruder (im Falle eines festen Polymers).

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Die Schmelzextrusion des Gemischs wird durch übliche Maßnahmen ausgeführt.

Das Färbemittel kann ein anorganisches Pigment, wie z.B. Ruß, Titandioxid, Eisenoxid oder Cadmiumsulfid, oder ein organisches Pigment oder ein Farbstoff, das bzw. der im Polyester oder im Polyamid und/oder im Polyolefin löslich ist, sein. Insbesondere kann das Färbemittel im Gemisch anwesend sein.

Andere Hilfsmittel können im Gemisch für die in der Technik bekannten Zwecke und in den üblicherweise verwendeten Konzentrationen anwesend sein. Beispiele hierfür sind Stabilisatoren, entzündungshemmende Verbindungen, antistatische Verbindungen, Antioxidationsmittel und optische Aufheller.

Die erfindungsgemäßen Fäden können durch Verstrecken orientiert und in allen üblichen Texti!anwendungen verwendet werden.

Es wird angenommen, daß die erfindungsgemäßen Fäden eine kontinuierliche Phase aus Polyester oder Polyamid aufweisen, in welcher eine diskontinuierliche Phase aus Polyolefin im fein zerteilten Zustand, vermutlich in Form feiner Fibrillen, dispergiert ist.

Vorzugsweise sollte der Anteil an Polyolefin 0,2 bis 16 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Polyester oder das gesamte Polyamid plus Olefin plus Färbemittel, betragen. Vorzugsweise ist der Anteil an Färbemittel 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Polyolefin plus Färbemittel.

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Vorteilhafterweise wird ein Dispergiermittel verwendet, um den Grad der Dispergierung des Polyolefins und des Pigments im Polyester oder Polyamid zu erleichtern oder aufrechtzuerhalten. Dies kann in zweckmäßiger Weise dadurch geschehen, daß man das Dispergiermittel in das Polyolefin, in welchem das Färbemittel dispergiert wird, einverleibt, und zwar vor dem Mischen mit dem Polyester oder Polyamid.

Bei der Herstellung des Gemischs aus Polyester oder Polyamid mit dem Polyo-lefin und dem Färbemittel sollte vorzugsweise das Verhältnis der Schmelzviskosität der Dispersion des Färbemittels im Polyolefin zur Schmelzviskosität des Polyesters oder Polyamids weniger als "7 :Λ sein. Dieses Verhältnis kann beispielsweise bis 0,3:1 heruntergehen. Vorzugsweise sollte der Gehalt an Polyolefin 4% nicht überschreiten. In den Fällen, in denen der Gehalt an Polyolefin 4% überschreitet, sollte vorzugsweise das Verhältnis der Schmelzviskosität der Dispersion des Färbemittels im Polyolefin zur Schmelzviskosität des Polyesters oder Polyamids nicht weniger als 1,5=1 sein. Höhere Viskositäten an Färbemittel im Polyolefin können erreicht werden durch Erhöhung der Pigmentkonzentration (sofern es zulässig ist) oder durch die Verwendung eines hochmolekularen Polyolefins, welches eine entsprechend höhere Schmelzviskosität aufweist. Wenn zweckmäßig, kann nach der Bildung des Gemischs aus Polyester oder Polyamid, Polyolefin und Färbemittel das Gemisch in den festen Zustand überführt werden, beispielsweise in Granalien, bevor es wieder aufgeschmolzen und in Fäden extrudiert wird.

Der Polyester kann beispielsweise Polyethylenterephthalat) sein, das Polyamid kann beispielsweise Nylon-6,6 sein, und das Polyolefin kann beispielsweise Polyäthylen oder Polypropylen sein.

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Beispiel 1

Polyäthylengrundmischungsgranalien, die 40% Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 2,0 und 60% Titandioxid enthielten, wurden in eine Eälfte des unterteilten Zuführtrichters eines Schneckenextruders (hergestellt durch Bone Brothers; 5,1 cm Innendurchmesser und "142,2 cm Länge, das ergibt ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 28:Ό in einer Menge von 0,833% der gesamten Beschickungsgeschwindigkeit eingemessen, wobei der Rest in die andere Hälfte des Zuführtrichters eingemessen wurde. Er bestand aus Poly(äthylenterephthalat)-granalien mit einer intrinsischen Viskosität von- 0,675 dl/g (Schmelzviskosität bei 284⁰C 3300 Poise). Die Extrusion in Fäden wurde durch eine übliche Meßpumpe durchgeführt. Die Extrusionstemperatur betrug 279°C, und die Verweilzeit im geschmolzenen Zustand war 2 1/2 min. Das Garn wurde mit einer Geschwindigkeit von 792,5 m/min aufgespult und mit einem Verstreckverhältnis von 3_?78 verstreckt. Die Dispersion des Titandioxids im Garn war sehr gut. Es lagen keinerlei Aggregate vor. Die physikalischen Eigenschaften des Garns waren mit denjenigen eines Garns aus Polyethylenterephthalat) der gleichen intrinsischen Viskosität und mit dem gleichen Gehalt an Titandioxid vergleichbar, wobei aber das Titandioxid dem Bis(ßhydroxyäthyl)terephthalat vor der Polykondensation in den Polyester zugegeben worden war.

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Beispiel 2

Eine. Polyathylengrundmischung, die 75% Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 7^0 und 25% Ruß enthielt, wurde in eine Hälfte des unterteilten Zuführtrichters eines Schneckenextruders (wie in Beispiel 1) in einer Menge von 8% der gesamten Zuführgeschwindigkeit eingemessen, wobei der Rest der anderen Hälfte des Zuführtrichters zugemessen wurde und aus Poly(äthylenterephthalt) mit einer intrinsischen Viskosität von C,675 dl/g bestand. Die Extrusionstemperatur war 279⁰C, und die Verweilzeit im geschmolzenen Zustand betrug 2 1/2 min. Das Garn wurde mit einer Geschwindigkeit von 792,5 m/min gesammelt und auf ein Verstreckverhältnis von 3,78 verstreckt. Die Dispergierung des Rußes in den Garnen war gut. Es. waren keine größeren Aggregate vorhanden. Die physikalischen Eigenschaften des Garns waren mit den Eigenschaften eines Garns aus Poly(äthylenterephthalat) der gleichen intrinsischen Viskosität und mit dem gleichen Rußgehalt vergleichbar, wobei aber der Ruß dem Bis(ß-hydroxyäthyl)terephthalat vor der Polykondensation in den Polyester zugegeben worden war.

Beispiel

Entsprechend einem Standardesteraustausch wurde eine Polyesterpolymerisation ausgeführt, bis die intrinsische Viskosität 0,60 betrug. Das Vakuum wurde dann abgebrochen,-und'es wurden 8 Gew.-% Polyathylengrundmischung, die 75% Polyäthylen und 25% Ruß enthielt, zugegeben. Dann wurde Vakuum angelegt, und die Polymerisation wurde fortgeführt, bis eine intrinsische Viskosität von 0,65 erreicht war. Der erhaltene schwarze

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Polyester, der etwas freies Polyäthylen enthielt, wurde auf einer Schmelzspinneintieit bei einer Extrusionstemperatur von 279 C versponnen, wobei offensichtlich keinerlei Schwierigkeiten auftraten. Das Verstrecken erwies sich jedoch etwas über einem Verstreckverhältnis von 3,0 als unmöglich. Der höchste Wert; war 3,?8.

Beispiel 4

Ein scharlachrotes Pigment, PV Fast Red B (CI. Pigment Red 14-9) wurde auf Nylon-66-Schnitzel aufgeschichtet, welche dann in ein 20-fädiges Garn mit einem gesponnenen Titer von 250 Decitex schmelzgesponnen wurde. Das gesponnene Garn wurde mit einer Geschwindigkeit von 914,4 m/min und unter einem Verstreckverhältnis von 5,2 auf einen Streckzwirner verstreckt. Es fanden häufige Risse beim Verstrecken statt, und es var unmöglich, verstreckte Garnwickel mit einem Gewicht von etwa 1 kg aufzuspulen.

Beispiel

Eine Dispersion von 20% PV Fast Red B in Polyäthylen (20 Gew.-% Farbe im gesamten Gemisch) wurde dadurch hergestellt, daß das Pigment zu geschmolzenem Polyäthylen zugegeben wurde und dieses Gemisch, in Bänder extrudiert und in Schnitzel geschnitten wurde. 10 Gewichtsteile des gefärbten Polyäthylens wurden mit 1 Gewichtsteil Nylon-11 und 189 Gewichtsteilen Nylon-66 durch Mischen im Schnitzelzustand gemischt. Das gemischte Polymer wurde wie in Beispiel 4-extrudiert. Das gesponnene Garn wurde mit einem Verstreckverhältnis von 3,2 und einer VerStreckgeschwindigkeit von 914-,4· m/min auf einem Streck-

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zwirner verstreckt. Das Verstreckverhalten war gut. Das verstreckte Garn besaß 78' Decitex und hatte eine Reißfestigkeit von 5»1 g/Decitex und eine Dehnfähigkeit von 31,3%.

Beispiel 6

In diesem Beispiel wurde ein in üblicher Weise hergestelltes mattiertes Nylon-6,6 als Grundpolyamid verwendet. Das Nylon-6,6 enthielt 0,3 Gew.-% Titandioxid und hatte eine relative Viskosität von 40, gemessen als 8,4%ige Lösung von Nylon in 90%iger (Gewicht) Ameisensäure bei 25⁰C. Eine Dispersion des blauen Pigments Colour Index 74160 (20 Gewichtsteile) in Polyäthylen einer Schmelzviskosität von I7OO Poise bei 284⁰C (80 Gewichtsteile) wurde durch intensives Mischen in 'einem Bambury-Mischer hergestellt. Die erhaltene Dispersion (1 Gewichtsteil) und das Nylon-6,6 (99 Gewichtsteile) wurden unter Verwendung eines Schneckendruckschmelzers schmelzgesponnen. Der verwendete ,SchneckendruckSchmelzer ist in Figur 3 der Zeichnungen der BE-PS 775 068 dargestellt. Es wurde für eine ausreichende Scherung gesorgt, um ein gutes Mischen der Schmelze zu erzielen. Der Durchsatz betrug 2,7 kg/st bei 29O⁰C. Es wurde eine Spinndüsenplatte mit 68 Löchern verwendet, wobei ein Loch einen Durchmesser von 0,5 mm aufwies. Die erhaltenen Fäden wurden durch einen

quer verlaufenden Abschreckstrom unterhalb der Spinndüsenplatte abgekühlt, durch ein 1,83 m langes Dampfkonditionierungs-

rohr hindurchgeführt und mit einer Geschwindigkeit von 905,3 m/min aufgewickelt.

Die gesponnenen Fäden wurden abschließend auf ein Verstreckverhältnis von 3,23 verstreckt, indem sie mit einer Geschwindigkeit von 1030,2 m/min über einen Bremsstift mit einem Durchmesser von 9>5 mm geführt wurden, wobei Fäden mit einem

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guten Aussehen und mit einer gleichmäßigen blauen Farbe erhalten wurden.

Beicpiel 7

Dieses Beispiel wurde grundlegend wie Beispiel 1 ausgeführt, wobei jedoch die in der Folge angegebenen Ausnahmen bestanden. Dos verwendete Färbemittel bestand aus Ruß der Type Vulcan 6 (eingetragenes Warenzeichen). Der I?uß wurde in Polyäthylen einer Schmelzviskosität von 1700 Poise bei 284°C in einer Menge von 25%,bezogen auf Polyäthylen plus Ruß, dispergiert. Die Rußdispersion wurde in das Polyethylenterephthalat) in verschiedenen Konzentrationen, bezogen auf das Gewicht des Poly(äthylenterephthalats) einverleibt. Die Resultate sind in der folgenden Tabelle angegeben.

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Tabelle

Rußdispersion in Polyäthylen	Einspritz- rate	Polyäthylen- terephthalat	, Il	Visko sität bei 284⁰C	Verhält nis der	Extru- sions-
Viskosität bei 284-°C„ * 32 see '	8%	IV	Il	3.3OO Poise	Viskosi tät der Rußdis persion zur Vis kosität des Poly esters	ver- halten
9500 Poise	12%	0,675	It	■ 2,9:1	zufrie den stellend
Il		It	ti	II -	Il I
Il	20%	tt	Il	l Il
It	ti ■·	Faden riß

berechnete Schergeschwindigkeit in der Mischerzone 27 kg/st

Bei bis zu 16% der Rußdispersion im Polyäthylen, bezogen auf das Gewicht des Polyalkylenterephthalat S₃ war die Extrusion zufriedenstellend.

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Beispiel 8

Dieses Beispiel wurde gemäß Beispiel 1 ausgeführt, wobei jedoch der Unterschied bestand, daß zwischen dem Extruder und der Meßpumpe das Gemisch durch einen statischen Mixer mit 2^Λ Elementen hindurchgeführt wurde. Polypropylen wurde als Polyolefin verwendet. Der Ruß wurde in dem Polypropylen in einer Menge von 25 Gew.-%, bezogen auf Polypropylen plus Ruß, dispergiert. Die Dispersion besaß eine Viskosität von 8000 Poise (32 sec"¹ bei 284°C). Die Polypropylendispersionsgranalien und die Granalien des Poly(äthylenterephthalats)f welches eine intrinsische Viskosität von 0,675 (3500 Poise) aufwies, wurden in den Schneckenextruder in einem Verhältnis von 4 zu 100 eingeführt. Die Schmelzextrusion zur Herstellung von Fäden war zufriedenstellend, und die gesponnenen Fäden konnten zufriedenstellend verstreckt werden.

Beispiel 9

In diesem Beispiel wurde die Dispersion des Färbemittels in Polyäthylen zu PoIyCäthylenterephthalat) zugegeben, dessen Polykondensation auf das gewünschte Molekulargewicht durchgeführt wurde, bis die intrinsische Viskosität 0,7^ betrug. Nach der Herstellung durch ein Schmelzphasenverfahren war· dieses Produkt nicht verfestigt worden. Das Färbemittel bestand aus Ruß, welcher in Polyäthylen in einer Menge von 25%, bezogen auf Polyäthylen plus Ruß, dispergiert war, um eine Dispersion mit einer Schmelzviskositä-t? (bei 284°C 25 sek"')von Ί0.900 Poise herzustellen. Das PoIyCäthylenterephthalat) besaß eine Schmelzviskosität von 5·200 Poise. Die Rußdispersion in Polyäthylen wurde kontinuierlich in einen Strom aus ge-

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schmolzenem Poly(äthylenterephthalat) eingespritzt, und zwar mit einem Verhältnis der Fließgeschwindigkeiten von 8 Gewichtsteilen Dispersion auf 92 Gewichtsteilen Polyethylenterephthalat). Der vereinigte Strom verlief in einen statischen Mischer mit 14- Elementen und wurde in ein Band exi-rudiert, welches in Schnitzel geschnitten wurde. Die Schnitzel wurden, anschließend wieder in der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung aufgeschmolzen und in Fäden extrudiert, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist. Die Schmelzextrusion zur Herstellung der Fäden verlief zufriedenstellend, und die gesponnenen Fäden konnten zufriedenstellend verstreckt werden.

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Claims

2322H4 Patentansprüche

1. ■ Verfahren- zur Herstellung von Polyester- oder Polyaraidfäden, dadurch gekennzeichnet, daß man in einen faserbildend-en Polyester oder in ein faserbildendes Polyamid im geschmolzenen Zustand eine kleinere Menge eines Polyolefins im geschmolzenen Zustand einmischt, wobei in das Polyolefin vor dem Einmischen eine kleinere Menge:· eines Färbemittels eingemischt wird, und daß man hierauf das erhaltene Gemisch aus Polyester oder Polyamid, PoIyolefin_.oJ&fiT Färbemittel in Form von Fäden schmelzextruaiert.

2". Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrudierung in Form von Fäden ausgeführt wird ohne daß das Gemisch aus Polyester oder Polyamid, Polyolefin und Färbemittel zwischendurch in den festen Zustand überführt wird.

3- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Färbemittel 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf Polyolefin plus Färbemittel, beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Schmelzviskosität der Dispersion des Färbemittels im Polyolefin zur Schmelzviskosität des Polyesters oder Polyamids 0,3:" bis 7:1 beträgt.

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5· Verfahren nach, einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Polyolefin 0,2 bis 16 Gew.-%, "bezogen auf die Gesamtheit aus Polyester oder Polyamid plus Polyolefin plus Färbemittel, beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Polyolefin 0,2 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtheit aus Polyester ode-r Polyamid plus Polyolefin plus Färbemittel, beträgt.

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Polyolefin 4 bis 16 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtheit aus Polyester oder Polyamid plus Polyolefin plus Färbemittel, beträgt, und daß das Verhältnis der Schmelzviskosität der Dispersion des Färbemittels im Polyolefin zur ochmelzviskosität des Polyesters oder Polyamids nicht weniger als 1,5:1 ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß ein Dispergiermittel verwendet wird, um die Dispergierung des Polyolefins und des Färbemittels im Polyester oder Polyamid zu erleichtern oder den bereits erhaltenen Dispersionsgrad aufrechtzuerhalten.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,, daß der Polyester aus Polyethylenterephthalat) besteht und daß das Polyamid aus Nylon-6,6 besteht.

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10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9₅ dadurch gekennzeichnet, däß das Polyolefin aus Polyäthylen oder Polypropylen "besteht.

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