FI109812B

FI109812B - Stabiloitu polyamidisäie, seos ja menetelmä säikeiden stabiloimiseksi sekä stabiloitu seos

Info

Publication number: FI109812B
Application number: FI952356A
Authority: FI
Inventors: Mark G Reichmann
Original assignee: Solvay Advanced Polymers Llc
Priority date: 1993-09-16
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 2002-10-15
Also published as: NO951935L; FI952356A0; EP0668943A1; NO951935D0; FI952356A; SG79914A1; DE69415493D1; CA2148487C; WO1995008011A1; EP0668943B1; BR9405594A; NO310935B1; DE69415493T2; JPH08503274A; US5447980A; JP3456483B2; CA2148487A1

Description

109812

Stabiloitu polyamidisäie, seos ja menetelmä säikeiden stabiloimiseksi sekä stabiloitu seos

Esillä olevan keksinnön kohteena ovat polyamidi säikeet ja erityisesti lämpöstabi-5 loidut polyamidisäikeet, joissa on polyftaaliamidia, kuparipitoista stabilisaattoria ja funktionalisoitua polyolefiinisynergistiä. Lisäksi keksinnön kohteita ovat seos ja menetelmä polyfitaaliamidisäikeiden stabiloimiseksi, etenkin niiden kuivalämpö-! stabiliteetin parantamiseksi, polyamidisäikeiden käyttö sekä polyftaaliamidia sisäl- 5 tävä stabiloitu seos.

10 Polyamideissa on yleensä lämpö-, vahvuus- ja jäykkyysominaisuudet sellaisessa tasapainossa, että ne sopivat moniin sovelluksiin ja ovat erityisen sopivia käytettäväksi silloin, kun tarvitaan kemiallisten aineiden ja lämmön sietokykyä. Alifaattiset polyamidit, joita kutsutaan nailoneiksi, valmistetaan yleisesti lämpökäsittelemällä ja ne ovat saavuttaneet laajan suosion muovaus- ja suulakepuristusaloilla, mukaan 15 lukien kuitukehruu ja kalvojen suulakepuristus. Monia tällaisia polyamideja käytetään langan muodossa rengaskarkaasina ja muissa sovelluksissa, joissa tarvitaan , . _ korkeaa lujuutta ja alhaista kutistumista. Aromaattiset polyamidit ja kopolyamidit , ’ ·; on kehitetty käyttöön, jossa tarvitaan korkeita lämpötilaominaisuuksia, ja kiteiset ja ;; * · puolikiteiset kopolyamidit, jotka sisältävät ainakin n. 50 mooliprosenttia alifaattisia ' · ’ 20 tereftaaliamidiyksiköitä, ovat tunnettuja erityisen hyvistä lämpöominaisuuksistaan.

•Λ: Tällaisilla polyamideilla on kuitenkin suhteellisen korkeat sulamispisteet, esim. n.

• · •. · · 290 °C tai korkeammat, ja joidenkin materiaalien pilkkoutumislämpötilat eivät juuri: rikaan ylitä niiden sulamispistettä: täten näiden polyamidien sulamiskäsittely vaatii paljon enemmän kuin esim. nailon 66 tapaisen polyamidin, joka sulaa n. 260- 25 265 °C:ssa.

···' Lankoja ja säikeitä tuotetaan yleensä sulakehruun avulla, US-patentissa 5 106 946 ·:· esitetyn kaltaisissa menetelmissä. Sulakehruu kohdistavat hartsiin suuren kuormi- : * “; tuksen käyttämällä korkeata leikkausrasitusta korkeissa lämpötiloissa, jolloin hyvä • · · *. lämpöstabiliteetti on erittäin tärkeä, jotta saavutettaisiin hyvät kuituominaisuudet.

•; · · t 30 Lisäksi monet kuituprosessit kohdistavat kuituun vetoa korkeissa lämpötiloissa ki-• · · '· teisyyden aikaansaamiseksi kuidussa, ja tällaiset käsittelyvaiheet voivat asettaa langan alttiiksi kuivalle lämmölle pitkiksi ajanjaksoiksi. Lopuksi säikeiden ja lankojen, joita käytetään useissa teollisissa kuitusovelluksissa, kuten kuivaushuovissa ja vastaavissa, on kestettävä pitkäaikaista altistumista korkeille lämpötiloille.

2 109812

Hartseja pystytään hyvin stabiloimaan lämpimien hapettavien ympäristöjen aiheuttamalta huononemiselta. On esitetty lukuisia lisäaineita polyamidien lämpöhapet-tumisen vastustuskyvyn parantamiseksi sekä valmistuksen ja käytön aikana. Esim. lyhytaikainen lämpöstabiliteetti, jota tarvitaan useimmissa valmistusmenetelmissä, 5 voidaan toteuttaa käyttämällä polyamidikoostumuksia, jotka käsittävät estyneitä fenoliantioksidantteja, kuten esim. kaksitertiaarista butyylikresolia ja johdannaisia. Teollisten lankasovellusten ja vastaavien käyttöjen kannalta, joissa lanka on pitkään altistunut hapettavalle ympäristölle, on myös tärkeätä, että lisäaineet säilyttävät tehonsa valmistuksen jälkeen. Alalla tunnetaan stabilointiseoksia, jotka sisäl-10 tävät kupari(I)halidia ja alkaalimetallihalidia, joita käytetään polyamidien kanssa, lisäksi on esitetty kompleksiyhdisteiden käyttöä, jotka sisältävät kuparisuoloja ja diamiineja, yhdessä polyamidisäikeiden kanssa. Vertaa US-patentti 3 639 335. Kiinteätä kuparipitoista ftalaattia ja kaliumjodidia sisältäviä dispersioita on käytetty n. 60 miljoonasosaa kuparia vastaavilla tasoilla nation 6,6 säikeiden stabiloi-15 miseksi, jotka käsittävät nation 6,6 ja kopolymeerejä, jotka käsittävät pieniä määriä heksametyleeni-isoftaaliamidia US-patentissa 3 457 325 esitetyllä tavalla. Sikäli kuin näiden stabiloimisaineiden kupariyhdisteet ovat kiinteitä aineita, käytetään stabilointiaineita alhaisissa määrissä ja ne dispergoidaan täydellisesti hartsiin kui- . . tuvoimakkuuden tappioiden minimoimiseksi. Polyamidimuovaushartseissa ja vas- • · 20 taavissa on käytetty lämpöstabiloimisaineita, jotka käsittävät kuparihalidien, alka-: limetallihalidien ja fosforipitoisten yhdisteiden yhdistelmiä esim. US-patentissa • .· 4 937 276 esitetyllä tavalla.

: . ·. Korkean lämpötilan polyamidit valmistetaan lämpötiloissa, jotka ovat hyvin lähellä

• I I

hajoamislämpötilaa, ja näissä hartseissa on vaikeampaa saavuttaa riittävä stabili- i I t 25 saatio kuin alifaattisten nailonien kohdalla, varsinkin käytettäessä säikeitä ja lankoja tuotannossa. Yleensä näillä on hyvin korkea yksikköpintapaino, jolloin ne altis- • · · '; ' *· tuvat huomattavasti helpommin lämpöhapettumiselle kuin mitä kohdataan muovat tujen tuotteiden, suulakepuristettujen profiilien, laminaattien ja vastaavien tuotan-• · · nossa. Sikäli kuin tarvitaan korkeita valmistuslämpötiloja säikeiden sulakehruu- 30 seen korkean lämpötilan polyftaaliamideista, pahenevat nämä vaikutukset. Lisäksi toiset stabiloimisaineet muodostavat kaasumaisia tuotteita, jotka saattavat aiheuttaa ···· virheitä ja heikentää säiettä. Esim. kupariseosten tiedetään olevan erityisen aktiivi- ’·.**: siä polymeerien dekarboksylaatioaineita ja ne voivat sulatuspuristamisen ja sula- kehruun aikana aiheuttaa huomattavaa kuplien muodostumista. Vaikka tällaiset 35 kuplat ovat äärimmäisen pienikokoisia ja olisivat huomaamattomia muovatuissa tuotteissa, on säikeillä yleisesti hyvin pieni poikkileikkaus, yleensä kuplien kokoa vastaava, jolloin kuplien läsnäolosta tulee hyvin huomattava, koska ne muodosta- 3 109812 j vat virheitä, jotka heikentävät yksittäisiä säikeitä ja aiheuttavat säikeiden katkea mista.

Hakemusjulkaisussa EP 477027 on kuvattu polyamidikoostumuksia, joilla on parannettu sitkeys ja joissa on polyftaaliamidikomponentin ohella elastomeeristä is-5 kunkestävyyttä lisäävää komponenttia, joka on segmenttikopolymeeriä, jossa on polymeroituja styreeni segmenttejä ja eteeni/propeeni-, eteeni/buteeni- tai eteeni/-penteenipolymeerisegmenttejä ja jossa on sukkiinianhydridisivuryhmiä. Kuvatut koostumukset voivat myös sisältää sen kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia parantavia tai muuntavia lisäaineita, kuten palonestoaineita, stabilisoijia, hapetuk-10 senestoaineita, työstettävyyden parantajia, väriaineita, täyteaineita ja vahvistusai-neita.

Täten alalla ei tunneta stabilointiaineita polyftaaliamideja ja muita korkean lämpötilan polyamideja varten, jotka antavat riittävän lämpöstabiliteetin sulakehruusäi-keille, ja korkean lämpötilan polyamidisäikeitä, joilla on hyvä lämpöhapetusstabili-15 teetti ja kyky vastustaa hajoamista, ei yleisesti ole saatavana.

Seokset, jotka käsittävät korkean lämpötilan polyamidin ja kuparia sisältävän stabi-. . lointiaineen, tehdään sopiviksi kehrättäviin lämpökestäviin säikeisiin lisäämällä kokoonpanoon funktionalisoitu polyolefiinisynergisti. Sulakehrätyt polyamidisäi- • · · jyy keet, joilla on tavanomaisuudesta poikkeava lämpöstabiliteetti, saavutetaan yhdis- ' . * 20 tämällä korkean lämpötilan polyamidi kuparia sisältävän stabilointiaineen ja funk- *. ·· tionalisoidun polyolefnnisynergistin kanssa ennen sulakehruuta. Tällainen poly- ·,· j ftaaliamidisäie ja -lanka voi olla erityisen käyttökelpoista silloin, kun kyseessä on pidempiaikainen altistuminen lämmölle, esim. koottaessa kangasta, jota käytetään puristus- tai kuivaushuopana tai huopautuskuituna paperikoneissa tai vastaavissa.

25 Esillä olevan keksinnön mukaiselle stabiloidulle polyamidisäikeelle on tunnus-··* omaista se, että stabilisaattorissa on kupariyhdistettä, joka on liukoinen polyftaa- ·:· liamidiin, ja alkalimetallihalidia ja että synergistiä on 1-20 paino-% laskettuna osi- :‘; en (i), (ii) ja (iii) kokonaispainosta.

Keksinnön muiden kohteiden suhteen viitataan oheisiin patenttivaatimuksiin, eten-: ’ .i 30 kin itsenäisiin vaatimuksiin 5, 6 ja 12.

Polyftaaliamideista, jotka soveltuvat keksinnön mukaisiin säikeisiin, erityisen sopivia ovat korkean lämpötilan polyftaaliamidit ja niiden aromaattiset alifaatiset ko-polymeerianalogit, joita yleensä kutsutaan aromaattisiksi nailoneiksi, jotka vaativat korkeat valmistuslämpötilat ja joita siitä syystä on vaikea valmistaa sulattamalla j 4 109812 I ilman, että ne hajoavat. Erityisen sopivia aromaattisiksi nailoneiksi ovat kiteiset tai puolikiteiset korkean lämpötilan kopolyamidit, jotka käsittävät alifaattisten diamii-nien tereftaaliamideja ja ainakin yhden alifaattisen diamiinin lisädiamidin. Kopoly-; amidin alifaattinen diamiini voi olla yksi tai useampi asyklinen tai sykloalifaattinen 5 C2-C12 alifaattinen diamiini, kuten esim. heksametyleenidiamiini tai vastaava, kä sittäen diamiinit, joilla on yksi tai useampi C1-C4 alkyylisubstituentti liitetty sen hiilivetyosaan. Lisädiamidiyksiköt muodostava diamidiyhdiste valitaan sellaisten aromaattisten diamidien joukosta, kuten isoftaaliamidi, naftaleenidikarboksyyli-happodiamidi tai vastaava ja C4-C12 asyklinen tai sykloalifaattinen karboksyyli-10 diamidi, kuten esim. adipamidi, sebakamidi, sykloheksaanidikarboksyylihappodi-amidi tai vastaava. Tunnetut, sulatus valmistettavat kestomuovipolyamidit, kuten yleisesti nailoneiksi kutsutut alifaattiset polyamidit, mukaan lukien polykaproamidi tai nadon 6, polyheksametyleeni tai nadon 6,6 ja vastaavat, voidaan myös stabiloida keksinnön mukaisesti.

15 Joskaan polyamidin molekyylipaino ei stabilaation kannalta ole olennainen, sopivat kuituastepolyamidit esillä olevan keksinnön tarkoituksiin parhaiten ajatellen kuitujen ja säikeiden käyttöä yleisesti. Hartsien voidaan edelleen sanoa esittävän 0,7 ylittävän luontaisen viskositeetin, edullisesti suuremman kuin n. 0,8 mitattuna .i.: 30 °C:ssa 60/40 fenoli/tetrakloorieteeni (TCE) seoksessa 0,4 g/dl pitoisuudessa.

: : : 20 Vaikka näissä seoksissa käytettävälle molyylipainolle ei ole erityistä ylärajaa, voi- vat hyvin korkean molekyylipainon omaavat polyftaaliamidit, joiden luontainen :*·.· viskositeetti on niinkin korkea kuin 2,0 tai jopa vielä korkeampi, olla erittäin vai- : . ’. keitä lämpövalmistaa sulakehruumenetelmällä eikä niitä tästä syystä suosita.

Yleisesti katsotaan, että säikeisiin ja kuituihin sopivat polyamidit ovat kiteisiä tai 25 kiteytyviä. Alalla tunnetaan lukuisia käyttöön soveltuvia polyftaaliamideja, jotka käsittävät tereftaaliamidiyksiköitä, ja kopolyftaaliamideja, jotka käsittävät heksa-' metyleenitereftaaliamidiyksiköitä ja heksametyleeniadipamidiyksiköitä yhdistel- *:. mänä, joihin valinnaisesti voi sisältyä heksametyleeni-isoftaaliamidiyksiköitä, joi- den käyttö on myös hyvin tunnettua kuitusovelluksissa. Esillä olevan keksinnön * · ; 30 tarkoituksia varten pidetään erityisen edullisena kopolyftaaliamideja, jotka käsittä- ..!: ‘ vät ainakin 50 mooliprosenttia heksametyleenitereftaaliamidiyksiköitä, jolloin ta- : sapainosuhde on heksametyleeniadipamidiyksiköitä tai niiden seos käsittäen jopa 30 mooliprosenttia heksametyleeni-isoftaaliamidiyksiköitä. Käyttökelpoisia ovat myös hyvin tunnetut kiteytettävät polyftaaliamidit, jotka käsittävät 2-metyyli-l,5-35 pentametyleeni teraftaaliamidiyksiköitä. Lukuisia eri kopolyftaaliamideja, tässä edullisina esitetyt mukaan lukien, ovat kaupallisesti saatavilla. Alalla kuvataan 5 109812 myös sopivia polyftaaliamidihartseja ja niiden valmistusmenetelmiä esim. US-pa-tenteissa 4 603 166 ja 4 831 108,5 112 685 ja 4 163 101 sekä EP-patenttihakemuk-sessa 309 095; näiden patenttien ja sovellusten opit sisällytetään täten esillä olevaan patenttihakemukseen viitejulkaisuina.

5 Keksinnön käytännön sovelluksiin soveltuville kuparipitoi sille stabilointiaineille on edelleen tunnusomaista, että ne käsittävät polyamidiin liukenevan kupariyhdis-teen ja alkalimetallihalidin. Tarkemmin stabilointiaine koostuu olennaisesti kupa-ri(I)suolasta, esim. kuparipitoisesta asetaatista, kuparipitoisesta stearaatista, kupa-ripitoisesta orgaanisesta kompleksiyhdisteestä, kuten esim. kupariasetyyliasetonaa-10 tista, kuparipitoisesta halidista tai vastaavasta, ja alkalimetallihalidista. Edullisesti stabilointiaine koostuu olennaisesti kuparihalidista, joka on valittu kuparijodidista ja kuparibromidista ja alkalimetallihalidi on edullisesti valittu litium-, kalium- ja natriumjodideista ja -bromideista. Lisäksi on käytetty koostumuksia, jotka käsittävät kupari(l)halidia, alkalimetallihalidin ja fosforipitoisen yhdisteen ruiskupuristet-15 tujen täytettyjen polyftaaliamidilaattojen stabiliteetin parantamiseksi pitkäaikaisen varastoinnin aikana lämpötiloissa, jotka voivat nousta jopa n. 140 °C:seen US-patenttihakemuksessa 4 937 276 esitetyllä tavalla.

Stabilointiaineen määrä riittää yleensä aikaansaamaan tason, jossa on n. 50-1000 : ppm kuparia. Stabilointiaine käsittää edullisesti kupari(I)halidin ja alkalimetalliha- ’·’·. 20 lidin, joiden painosuhde vaihtelee välillä 2,5-10, edullisimmin välillä 8-10.

. '. Yleisesti kupariyhdisteen ja alkalimetallihalidin yhteispaino stabiloidussa polyami- . disäikeessä on välillä 0,01-2,5 painoprosenttia, edullisesti välillä 0,1-1,5 painopro- :: senttiä laskettuna polyamidin, stabilointiaineen ja tehostanen kokonaispainosta.

Kuparia sisältävien stabilointiaineiden, kuten esim. kuparipitoisen halidin ja alka-. . : 25 limetallihalidin yhdistelmien käyttö alifaattisten polyamidien stabiloimisessa on .···. alalla tunnettua. Nämä stabilointiaineet eivät kuitenkaan riittävästi stabiloi poly- ·* amideja, joita on tarkoitus käyttää säikeiden ja kuitujen tuottamiseen, tämä koskee • : erityisesti sellaisia polyamideja, jotka vaativat valmistuksen korkeassa lämpötilas- sa, kuten poolyftaaliamidit. Täten on tarpeen lisätä tehostin, jotta saataisiin termi-30 sesti stabiileja polyamidisäikeitä, erityisesti polyftaaliamidien säikeitä, jotka sopi-: vat valmistukseen ja käytettäväksi korkeissa lämpötiloissa. Tähän tarkoitukseen sopivia tehostimia ovat polyolefiinit. Sellaiset polyolefiinit, kuten polyeteeni ja polypropeeni, sekä eteenipropeenikopolymeerit ja alfaolefiiniterpolymeerit, jotka sisältävät dieenikomonomeerejä tai vastaavia, ovat käyttökelpoisia tehostimia. 35 Useimmat polyolefiinit ovat kuitenkin rajoitetusti yhteensopivia polyamidien kanssa eivätkä ne hajoa helposti, jolloin ne saattavat vaikuttaa haitallisesti säikeen omi- 6 109812 naisuuksiin. Funktionalisoidut polyolefiinit, kuten esim. karboksyylimodifioidut polyolefiinit, jotka aikaansaadaan esim. oksastamalla polyolefiini sopivalla kar-boksyyliyhdisteellä, kuten akryylillä tai metakryylihapolla, karboksyylihappoan-hydridillä kuten maleiinihapolla, happoamidilla kuten akryyliamidilla tai vastaa-5 valla yhdessä peroksidiyhdisteen kanssa, sopivat yleisesti paremmin yhteen polyamidien kanssa hajoten helpommin ja muodostaen stabiilit seokset, joilla on erinomaiset ominaisuudet. Tämän takia tällaisia funktionalisoituja polyolefiinejä pidetään sopivimpina tehostamina, joita käytetään kuparistabilointiyhdisteiden kanssa polyamiidisäikeiden stabiloimiseksi esillä olevan keksinnön mukaisesti.

10 Funktionalisoidut polyolefiinisynergistit voivat sisältää ainoastaan 0,01 painoprosenttia karboksyylifunktionaliteettiä, edullisemmin välillä 0,1-5 painoprosenttia tai suuremman karboksyylifunktionaliteetin. Modifioidun polyolefiinin molekyylipai-no ei ole ratkaiseva stabilointivaikutuksen tehostamisessa; käyttökelpoisiin funk-tionalisoituihin polyolefiineihin kuuluvat sellaiset, joiden sulamisindeksi on välillä 15 0,5-200 g/10 min. Sopivat polyolefiinit ovat hyvin tunnettuja ja laajalti kaupallises ti saatavia, mukaan lukien maleaattipolypropeenit ja eteenipropeenikopolymeerit, joita Himoni Corporation myy nimellä Hercoprime G, Exxon Chemical Companyn lisäainesarja nimellä Exxelor PO sekä akryylihappo-oksastetut polypropeenit ja .j.: maleaattipolyeteenit ja polypropeenit, joita BP Polymers Inc. myy nimellä Poly- : :’j 20 bond, akrylaattimodifioidut polyeteenit, joita DuPont Company myy tuotenimellä

Surlyn ja Dow Chemical Company tuotenimellä Primacor, sekä maleaat-tistyreenibutadieeni ja SEBS-segmenttipolymeerit, joita Shell Chemical Company : myy tuotenimellä Kraton. Karboksyylimodifioitua polyolefiinilisäainetta käytetään ’ ’ riittävästi, jotta se tehostaa kuparia sisältävän stabilointiaineen stabiloivaa vaiku- 25 tusta. Yleisesti synergisti muodostaa 1-20 painoprosenttia, edullisesti 2-15 painoprosenttia, ja vielä edullisemmin n. 2-10 painoprosenttia seoksesta laskettuna poly-’; y amidin, synergistin ja stabilointiaineen yhteenlasketusta painosta. Alhaisemmat pi toisuudet ovat yleensä tehottomia, kun taas pitoisuuden ylittäessä 20 painoprosent-··· tia vaikutus ei enää lisäänny, ja lisätty polyolefiini pyrkii vaikuttamaan yleisiin .***. 30 fyysisiin ominaisuuksiin, erityisesti moduuliin.

Keksinnön mukaisia seoksia voidaan myös muodostaa kuituihin, kalvoihin, ark-: keihin tai muihin muotoihin käyttämällä useita erilaisia hyvin tunnettuja valmistus tapoja ja menetelmiä, joita käytetään laajalti valmistusmenetelmissä, esim. kuitujen sulakehruussa, arkkien tai kalvojen suulakepuristuksessa, tai joita käytetään matrii-35 si- tai sideaineina yhdistetyissä tai laminoiduissa rakenteissa.

7 109812

Esillä olevaa keksintöä kuvataan lähemmin seuraavien esimerkkien yhteydessä, jotka on tarkoitettu kuvaamaan keksintöä eikä rajoittamaan sitä.

Esimerkit

Esimerkeissä käytetään seuraavia aineita ja koostumuksia.

5 Polyftaaliamidi I: Heksametyleenitereftaaliamidi-adipamidi-isoftaaliamiditerpoly-meeri, moolisuhde 65/10/25, luontainen viskositeetti 0,95 dl/g määritettynä 30 °C:ssa 60/40 fenoli/TCE-seoksessa väkevyys 0,4 g/dl, saatavilla tuotenimellä Amodel 1001 polyftaaliamidihartsi, Amoco Performance Products, Inc.

Modifioidut polyolefiinit: Esimerkeissä käytetyt modifioidut polyolefiinit ja nii-10 den myyjän antamien teknisten tietojen mukainen selitys käsittää:

Primacor 1410 CT: Akryylihappomodifioitu polyeteeni, Dow Chemical Company, funktionaliteetti 9,5 %, sulamisindeksi 1,5.

Surlyn 9920: Metakryylihappomodifioitu polyeteeni, DuPont Company, alhainen funktionaliteetti, sulamisindeksi 5,5.

15 Polybond 3009: Maleaattianhydridimodifioitu polyeteeni, BP Company, funk-; · tionaliteetti n. 1 %, sulamisindeksi 3-6.

• Rovaltuf 465: Maleaattianhydridimodifioitu EPDM-polymeeri, Uniroyal Compa-ny, funktionaliteetti 1 %, alhainen sulamisindeksi.

: . : Kraton FG 1901X: Maleaattianhydridimodifioitu SEBS-segmenttipolymeeri, 20 Shell Chemical Company, funktionaliteetti n. 2 %.

;, ’: Koestusmenettely t ♦ »· !:. Kalvojen ja kuitujen vetokoe suoritettiin vakio ASTM-testinä.

Seuraavien esimerkkien menetelmät edustavat niitä menetelmiä, joita voidaan käyttää hartsikoostumusten ja sulakehrättyjen lankojen valmistamisessa esillä ole-.·. : 25 van keksinnön mukaisesti. Alan ammattimies tuntee valmistusmenetelmät valmistusmenetelminä ja menetelminä, joita käytetään yleisesti lankojen ja säikeiden valmistuksessa. Vertailuaineena käytetyt kaupalliset hartsinäytteet valmistettiin ja koestettiin käyttämällä olennaisesti samoja valmistusmenetelmiä ja olosuhteita, kuin keksinnön mukaisissa esimerkeissä; koetulokset voivat erota 30 kaupallisia aineita koskevista julkaistuista tiedoista, koska ne on valmistettu eri 8 109812 ta koskevista julkaistuista tiedoista, koska ne on valmistettu eri laitteissa erilaisissa valmistusolosuh teissä.

Esimerkit 1-10

Koostumuksista esitetään yhteenveto taulukossa I. Polyftaaliamidia I yhdessä esi-5 tettyjen määrien kanssa kuparijodidi/kaliumjodidistabilointiainetta sekoitettuna kuivana yhteen Royaltuf 465 maleaattianhydridi-EPDM-synergistin kanssa suula-kepuristusyhdistettiin ja sulakehrättiin käyttäen 1 tuuman, yksiruuvista suulakepuristinta, johon oli sovitettu keskipuristussuhderuuvi ja nelireikäinen matriisi, jonka reiät olivat 2,8 mm. Lämpötilat suulakepuristusalueella vaihtelivat yleisesti välillä 10 300-325 °C, sulamislämpötila oli n. 325 °C ja vanhetuslämpötila 310 °C. Välitys kyky oli 54 cc/min. Neljä säiettä vedettiin kolmessa vaiheessa uunin ilman lämpötilan ollessa 360°F, 410°F ja 460°F, jolloin vetosuhde oli 4,08. Säikeiden lopulliset halkaisijat olivat n. 0,6 mm.

Vertailuesimerkit A-F

15 Valmistettiin säikeitä, joiden koostumuksesta oli jätetty pois yksi tai useampi stabilointi- tai synergistiosista, jotka testattiin vertailumateriaalin saamiseksi.

I I

: Esimerkkien 1-10 ja vertailuesimerkkien A-F mukaisten säikeiden terminen stabili- . . teetti määritettiin testaamalla kuitunäytteiden vetolujuutta sen jälkeen, kun niitä oli /. vanhetettu ilmauunissa 350°F:ssa 1-28 päivän jaksoissa. Seokset ja koetulokset esi- 20 tetään taulukossa I.

• »·

Taulukko I

109812 9 350°F lämpöstabiliteetti säikeissä, jotka käsittävät polyftaaliamidin, Cul/KI-stabilointiaineen ja funktionalisoidun EPDM-synergistin

Alkuperäinen % säilynyt lujuus, pvä

5 EPDM Cu KI/Cu T E

Esim.nro paino% ppm suhde G/den % 1 2 4 7 14 21 28

Veitesim. AO 0 0 4,6 25 40 24 0 0

Vert.esim. B 0 50 10 3,7 28 - 0 ; Vert.esim. C 0 100 10 3,8 33 - 0 10 Veitesim. D 0 300 10 * (ei koestettu)

Vert.esim. E 0 500 10 * (ei koestettu)

Veitesim. F 5 0 0 3,2 36 40 24 0 1 5 110 8,9 2,8 30 102 85 66 0 2 5 280 10,6 3,3 35 91 108 85 79 49 ** 15 3 5 297 10 3,1 31 98 110 88 90 41 ** 4 5 416 11,3 3,0 31 105 114 102 92 61 28 0 5 10 112 9,4 3,2 34 79 65 53 35 *** 6 10 302 9,5 3,1 33 84 96 80 67 37 ** 7 10 327 10,5 3,1 37 90 98 83 79 0 20 8 10 498 8,4 3 33 98 98 90 92 59 ** 9 5 269 3,7 3,2 31 96 102 77 29 *** 10 10 301 4,9 2,7 32 95 96 83 74 0

Huom: * = vakavaa kuplien muodostumista, säikeitä ei voitu suulakepuristaa il-. ‘ ’! ^ 25 man, että ne katkesivat; ** = 0 % retentio 17 päivän kohdalla, *** = 0 % retentio 10 päivän kohdalla.

, ·* Näistä tiedoista ilmenee, että pelkät kuparistabilointiaineet eivät ole tehokkaita po- lyftaaliamidien stabiloinnissa sulatussuulakepuristuksen aikana. Kokoonpanot, joissa Cu-määrät (vertailuesimerkit B ja C) ovat alhaiset ovat vähemmän stabiileja 30 kuin pelkkä hartsi (vertailuesimerkki A), menettäen lujuuden lähes kokonaan 2 • ‘‘ päivän sisällä. Vakavaa kuplien muodostumista ja haurautta esiintyy 100 ppm Cu * , · (vertailuesimerkit D ja E) ylittävillä tasoilla. Seokset, jotka sisältävät pelkästään EPDM (vertailuesimerkki F) kokevat myös ei-hyväksyttävän huononemisen säilyt-täen ainoastaan n. 20 % lujuudestaan kahden päivän vanhettamisen aikana.

:· 35 Kuparistabilointiaineen ja polyolefiinisynergistin yhdistelmä johtaa olennaiseen termisen stabiliteetin paranemiseen vertailuesimerkkeihin nähden, kuten nähdään esimerkkien 1-10 tiedoista. Stabilointikokoonpanon läsnäolo saattaa olennaisesti vaikuttaa säikeen mekaanisiin ominaisuuksiin. Katso esimerkkien 5-9 vetolujuutta koskevia tietoja, sekä pelkän säikeen kohdalla vertailuesimerkkiä A. Yleisesti on 40 toivottavaa käyttää vain sellaista määrää stabilointiainetta ja synergistiä, jotka ovat 10 109812 tarpeen halutun stabilointiasteen saavuttamiseksi, jotta minimoitaisiin mekaanisiin ominaisuuksiin kohdistuva vaikutus, jolloin alle 10 painoprosenttia olevat syner-gistitasot ovat edullisia monessa käytössä.

Vertailuesimerkki G

5 Kun Ciba Geigy Companyn Irganox 1098 sulakehrättiin olennaisesti esimerkkien 1-10 menetelmien mukaisesti saatiin tuloksena kuiva pellettisekoitus, joka käsitti polyftaaliamidi I ja 0,58 painoprosenttia estynyttä fenolistabilointiainetta. Tuloksena saadun säikeen lujuus oli 4,9 g/denier ja venymä 28 %. Säiettä vanhetettiin esimerkeissä 1-10 esitettyjen menetelmien mukaisesti, tuloksena 88% lujuuden reten-10 tio 2 päivän jälkeen, 60 % lujuuden retentio 4 päivän jälkeen, 37 % 7 päivän jälkeen ja 0 % 9 päivän jälkeen.

Vertailuesimerkki H

Ciba Geigy Companyn tuotenimellä Irganox 1098 kulkeva kuiva pellettisekoitus, joka käsittää polyftaaliamidia, jonka I.V. on 0,83 dl/g, ja 0,5 painoprosenttia esty-15 nyttä fenolistabilointiainetta, sulakehrättiin käyttäen yksiruuvista, kahden tuuman suulakepuristinta, johon on sovitettu Sterlex IV kaksoissylinteri/syöttöruuvi, jonka P/L-suhde on 30 suulakepuristimen lämpötilan ollessa 330 °C ja 340 °C. Ulos-: : menoon oli sovitettu verkko ja kehruutäyte käsittäen 144-reikäisen kehruusuut- ! ·’: timen. Kuitua vedettiin jatkuvasti kahdessa vaiheessa 150 °C:ssa ja 3,5/1 vetosuh- • · 20 teessä, jolloin tuloksena oli 70 säikeen 830 denierin stabiloitu polyftaaliamidilanka.

• Vertailuesimerkki I

Noudatettiin olennaisesti vertailuesimerkin G mukaisia menetelmiä, jolloin aikaan-: saatiin stabiloimaton lanka samasta 0,83 I.V. polyftaaliamidista vertailukäyttöön.

;·* Lankoihin kohdistettiin 160 °C (320°F) kuiva lämpö kiertoilmauunissa. Näytteet ·· 25 poistettiin välillä lujuuskokeita varten. Vertailuesimerkin G mukainen stabiloitu > · lanka säilytti 100 % lujuuden 20 tunnin jälkeen, 89 % 50 tunnin jälkeen ja 60 % ·, 120 tunnin jälkeen 320°F:ssa.

I t · r < ; ·.: On ilmeistä, että kuparistabilointiaineen ja polyolefiinisynergistin sisältävät koos tumukset ovat olennaisesti tehokkaampia polyftaaliamidisäikeiden ja -lankojen 30 kuivalämpöstabiliteetin parantamiseksi kuin tähän asti tähän tarkoitukseen alalla käytetyt estyneet fenolistabilointiaineet.

u 109812

Esimerkit 11-15 I Muita koostumuksia, jotka käsittivät polyamidin, stabilointiaineen ja synergistin lämpökehrättiin samalla tavalla kuin aikaisemmin. Ilmaraon koko oli 12 tuumaa ja uunilämpötilat ja suutinnopeudet olivat seuraavat: suutin 1 - 32 jalkaa/min; 1. uu-5 ni - 360°F, suutin 2 - 122 jalkaa/min; 2. uuni - 410°F; suutin 3 - 130 jalkaa/min; 3. uuni - 460°F; ja suutin 4-112 jalkaa/min.

Yhteenveto tuloksista esitetään taulukossa II.

Taulukko II

350°F lämpöstabiliteetti säikeissä, jotka käsittävät polyftaaliamidin, joka si-10 sältää KI/Cul(10/l)-stabilointiaineen vahvuudessa 500 ppm Cu ja funktionali-soidun olefiinisynergistin % säilynyt lujuus, pvä Alkuperäinen lujuus

Esim.nro tehostinl paino% g/den 4 7 11 14 17 21 15 11 Kraton FG1901X 7,5 4,0 90 85 65 59 35 31 12 Royaltuf 465 7,5 3,2 82 63 38 28 0 0 13 Primacor 1410 CT 3,8 3,8 77 65 59 49 43 34 14 Polybond 3009 3,8 3,4 85 80 63 74 55 43 , ! 20 15 Surlyn 9920 3,8 3,2 103 101 91 78 59 59 ; Huom: 1. Synergistin kuvaus löytyy edellä esitetystä polyolefiiniluettelosta.

On ilmeistä, että modifioitu polyeteeni, esimerkit 13, 14 ja 15, ja modifioitu SEBS kopolymeeri, esimerkki 11, ovat myös tehokkaita synergistejä ja ovat yleisesti te-25 hokkaampia kuin esimerkkien 1-10 ja 12 mukaisissa stabiloiduissa koostumuksissa :* i käytetty modifioitu EPDM.

Lisäämällä synergisti parannettiin myös säikeiden tuorelujuutta tai sulamisintegri-• teettiä suulakepuristuksen aikana. Koostumusten kohdalla, jotka eivät sisältäneet '. .: synergistiä ensimmäistä suutinnopeutta ei voitu laskea alle 40 jalkaa/min, kun sitä :· 30 vastoin yllä esitetyt koostumukset pystyttiin käsittelemään 32 jalkaa/min ensim- . : mäisellä suutinnopeudella. Tämä on erityisen yllättävää ajatelleen tehostunen vai kutusta esimerkkien 5-9 lujuusominaisuuksiin. Myöskin hahtuvan muodostus väheni ja modidioitu SEBS todettiin olennaisesti tehokkaammakasi hahtuvan vähentämiseksi ja sileän säikeen aikaansaamiseksi kuin modifioidut olefiinit ja modifioi-35 tu EPDM.

,, 109812 f

Vaikka keksintöä on selitetty ja kuvattu erityisten tässä esitettyjen sovellus-esimerkkien avulla, ovat eri modifikaatiot ja variaatiot ilmeisiä hartsin muodostamisen ja seosten valmistamisen alan ammattimiehelle. Esimerkiksi ohuen kalvon | sulasuulakepuristukseen, erityisesti kalvon, joka on tarkoitettu käytettäväksi rako- 5 kalvon muodossa tapulikuituna langan, rohtimen tai kudotun tekstiilin muodostuksessa, liittyy useita samoja vaatimuksia kuin säikeiden sulakehruuseen, mukaan lukien terminen huononeminen ja lujuuden menetys kuplien muodostuksesta johtuen, ja stabilointiseoksia voidaan ehkä hyödyntää tällaisissa sovelluksissa. Nämä ja muut mahdolliset variaatiot ja modifikaatiot katsotaan kuuluvan keksinnön piiriin, I 10 jonka yksinomaan oheiset patenttivaatimukset määrittävät.

i * » # * · > I « »

1 I

»

I I

!

Claims

1. Stabiliserat polyamidfilament omfattande (i) polyftalamid, (ii) en kopparin- :* 25 nehällande stabilisator och (iii) en funktionaliserad polyolefin-synergist, kanne- tecknat av att stabilisatorn omfattar en kopparförening löslig i polyflatalamiden # och en alkalimetallhalogenid och att synergisten finnes närvarande i en mängd frän 1 tili 20 viktprocent av sammanlagda vikten av (i), (ii) och (iii). » ·

1. Stabiloitu polyamidisäie, jossa on (i) polyftaaliamidia, (ii) kuparipitoista stabilisaattoria ja (iii) funktionalisoitua polyolefiinisynergistiä, tunnettu siitä, että stabilisaattorissa on kupariyhdistettä, joka on liukoinen polyftaaliamidiin, ja alka- 5 limetallihalidia ja että synergistiä on 1-20 paino-% laskettuna osien (i), (ii) ja (iii) kokonaispainosta.

2. Stabiliserat filament enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den koppar-30 innehällande stabilisatorn omfattar en koppar (i) halogenid och alkalimetallhalogenid. ,5 109812

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen stabiloitu säie, tunnettu siitä, että kuparipi-toisessa stabilisaattorissa on kupari(I)halidia ja alkalimetallihalidia.

3. Stabiliserat filament enligt patentkrav 1, kännetecknat av att synergisten om- fattar minst en funktionaliserad polyolefin vald bland den grupp som bestär av fimktionaliserad polyeten, funktionaliserad polypropen, funktionaliserad SEBS-polymer och funktionaliserad eten-propen-dienmonomerterpolymer.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen stabiloitu säie, tunnettu siitä, että synergis-10 tissä on ainakin yhtä funktionalisoitua polyolefiinia, joka on valittu ryhmästä, joka koostuu funktionalisoidusta polyeteenistä, funktionalisoidusta polypropeenista, funktionalisoidusta SEBS-polymeeristä ja funktionalisoidusta eteeni-propeeni-dieenimonomeeriterpolymeeristä.

4. Stabiliserat filament enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den koppar- innehällande stabilisatom är en blandning av kaliumjodid och koppar (i) jodid i ett KI/CuI-viktförhällande av ffän 2,5 till 10, och att stabilisatom fumes närvarande i en niva ffän 50 tili 1000 ppm koppar.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen stabiloitu säie, tunnettu siitä, että kuparipi-15 toinen stabilisaattori on kaliumjodidin ja kupari(I)jodidin seos KI/CuI painosuhteessa 2,5-10 ja että mainitun stabilisaattorin määrä on sellainen, että se saa aikaan » , ·' 50-1000 ppm kuparitason.

5. Blandning som är avpassad för användning vid stabilisering av polyftalamid-10 filament och omfattar en koppar-innehällande stabilisator och en synergist, känne- tecknad av att den koppar-innehällande stabilisatom omfattar en blandning av kaliumjodid och koppar (I) jodid i ett KI/CuI-viktförhällande av ffän 2,5 tili 10, och att synergisten finnes närvarande i en mängd av frän 1 tili 20 viktprocent av den sammanlagda vikten av polyftalamid, stabilisator och synergist, och att synergisten 15 omfattar minst en funktionaliserad polyolefin vald bland den grupp som bestär av funktionaliserad polyeten, funktionaliserad polypropen, funktionaliserad SEBS-polymer och funktionaliserad eten-propen-dienmonomerterpolymer.

5. Seos, joka soveltuu käytettäväksi polyftaaliamidisäikeiden stabiloimiseksi, 1. jossa seoksessa on kuparipitoista stabilisaattoria ja synergistiä, tunnettu siitä, että / 20 kuparipitoisessa stabilisaattorissa on kaliumjodidin ja kupari(I)jodidin seosta : KI/CuI painosuhteessa 2,5-10 ja että synergistiä on 1-20 paino-% laskettuna poly- ftaaliamidin, stabilisaattorin ja synergistin kokonaispainosta ja että synergistissä on ainakin yhtä funktionalisoitua polyolefiinia, joka on valittu ryhmästä, joka koostuu • - · funktionalisoidusta polyeteenistä, funktionalisoidusta polypropeenista, funktionali- • 25 soidusta SEBS-polymeeristä ja funktionalisoidusta eteeni-propeeni-dieenimono- meeriterpolymeeristä. -- »

6. Förfarande för stabilisering av ett smältspunnet polyfltalamidfilament, kännetecknat av att man före smältspinning sammanför polyftalamid, en koppar- 20 innehällande stabilisator omfattande en blandning av kaliumjodid och koppar (I) jodid i ett KI/CuI-viktförhällande av frän 2,5 tili 10; och en synergist närvarande i ' 1· en mängd av frän 1 tili 20 viktprocent av den sammanlagda vikten av polyftalamid, ; : stabilisator och synergist, vilken synergist omfattar minst en funktionaliserad poly- :. : olefin vald bland den grupp som bestär av funktionaliserad polyeten, funktionalise- 25 rad polypropen, funktionaliserad SEBS-polymer och funktionaliserad eten-propen-: . · dienmonomerterpolymer. ; · 7. Förfarande enligt patentkrav 6, kännetecknat av att en tillräcklig mängd av . stabilisatom tillsätts tili polyftalamiden för ästadkommande av en koppamivä av : ’': frän 50 till 1000 ppm baserat pä total stabiliserad komposition.

6. Menetelmä sulakehrätyn polyfitaaliamidisäikeen stabiloimiseksi, tunnettu sii-;, tä, että yhdistetään polyfitaaliamidin kanssa ennen sulakehruuta kuparipitoinen sta- : /; bilisaattori, jossa on kaliumjodidin ja kupari(I)jodidin seosta KI/CuI painosuhtees- i ti 30 sa 2,5-10, ja synergisti, jota on on 1-20 paino-% laskettuna polyftaaliamidin, stabilisaattorin ja synergistin kokonaispainosta, jossa synergistissä on ainakin yhtä funktionalisoitua polyolefiinia, joka on valittu ryhmästä, joka käsittää funktio-nalisoidun polyeteenin, funktionalisoidun polypropeenin, funktionalisoidun SEBS-polymeerin ja funktionalisoidun eteeni-propeeni-dieenimonomeeriterpolymeerin. i 14 109812

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että riittävä määrä stabilisaattoria yhdistetään polyftaaliamidin kanssa, jotta saadaan sellainen kuparipitoisuus, joka on välillä 50-1000 ppm laskettuna stabiloidusta kokonaiskoos-tumuksesta.

8. Stabiliserat filament enligt nägot av patentkraven 1-4 för användning vid konstruktion av beklädnad för användning som pressfiltar och torkfiltar.

8. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-4 mukainen stabiloitu säie käytettäväksi luotaessa viiraa käytettäväksi puristin- tai kuivaushuopana.

9. Stabiliserat filament enligt nägot av patentkraven 1-4 för användning vid konstruktion av filtningsfiber. ie 109812

9. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-4 mukainen stabiloitu säie käytettäväksi luotaessa huovutuskuitua.

10. Användning av ett stabiliserat filament enligt nägot av patentkraven 1-4 vid framställning av beklädnad för användning som pressfiltar och torkfiltar.

10. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-4 mukaisen stabiloidun säikeen käyttö 10 puristin- tai kuivaushuopana käytettävän viiran valmistuksessa.

11. Användning av ett stabiliserat filament enligt nägot av patentkraven 1-4 vid framställning av filtningsfiber.

11. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-4 mukaisen stabiloidun säikeen käyttö huovutuskuidun valmistuksessa.

12. Stabiloitu seos, jossa on polyftaaliamidia, kuparipitoista stabilisaattoriseosta, ja synergistiä, tunnettu siitä, että stabilisaattoriseos on kaliumjodidin ja kupari- 15 (Ijjodidin seosta KI/CuI painosuhteessa 2,5-10, stabilisaattoriseoksen määrän ollessa sellainen, että se saa aikaan 50-1000 ppm kuparitason, että synergistiä on 1-’ 20 paino-% laskettuna synergistin, polyftaaliamidin ja kuparipitoisen stabilisaatto- : ‘: riseoksen kokonaispainosta, jossa synergistissä on ainakin yhtä funktionalisoitua polyolefiinia, joka on valittu ryhmästä, joka koostuu funktionalisoidusta poly-: 20 eteenistä, funktionalisoidusta polypropeenista, funktionalisoidusta SEBS-poly- meeristä ja funktionalisoidusta eteeni-propeeni-dieenimonomeeriterpolymeeristä, ja että stabiloitu seos on saatettu säikeen, kuidun, kalvon tai arkin muotoon.

12. Stabiliserad komposition omfattande en polyftalamid, en koppar-innehällande stabilisatorblandning och en synergist, kännetecknad av att stabilisatorblandning-en är en blandning av kaliumjodid och koppar (I) jodid i ett KI/CuI-viktförhälalnde av frän 2,5 tili 10, varvid stabilisatorblandningen finnes närvarande i en niva frän 50 tili 1000 ppm koppar, att synergisten finns närvarande i en mängd av frän 1 tili 10 20 viktprocent baserat pä den sammanlagda vikten av synergist, polyftalamid och koppar-innehällande stabilisatorblandning, varvid synergisten omfattar minst en fiinktionaliserad polyolefin vald bland den grupp som bestär av funktionaliserad polyeten, funktionaliserad polypropen, funktionaliserad SEBS-polymer och fiinktionaliserad eten-propen-dienmonomerterpolymer och att den stabiliserade kompo-15 sitionen föreligger i form av ett filament, fiber, film eller ark. I » · * · * I · • · · » » · > · · I I · I I t I 1 ·