Polyamidkunstfaser
Die Erfindung betrifft eine Polyamidkunstfaser aus einem im Schmelzfluss gesponnenen Polyamid, wie sie unter dem Warenzeichen Nylon bekannt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Produkte mit wesentlich verbesserter Glanzwirkung.
Es sind verschiedene Verfahren zur Verbesserung der Glanzwirkung von Polyamidfasern bekannt. Eine wesentliche Massnahme hierzu ist die Verwendung eines bestimmten Kühlmittels, wie Methanol oder flüssiges Paraffin, zum Kühlen der im Schmelzflussverfahren aus einer Düse mit mehreren Öffnungen erhaltenen Fasern sowie eine wesentliche Erhöhung der Abkühlungsgeschwindigkeit dieser Fasern. Bekannt ist ferner der Zusatz einer bestimmten, gesättigten Fettsäure, wie Stearin- oder Palmitinsäure zu dem geschmolzenen Polyamid vor dem Spinnvorgang und/oder einer Verwendung von unrunden Spinnöffnungen, die einen dreieckigen oder kleeblattartigen Querschnitt aufweisen können.
Bei Anwendung des zuletzt erwähnten Spinnverfahrens mittels unrunder Spinndüsenöffnungen ergibt sich allgemein der weitere Vorteil, dass zusätzlich zu einer gewissen Verbesserung der Glanzwirkung eine durchsichtige Polyamidfaser erhalten wird. Bei Verwendung eines bestimmten Kühlmittels oder bei einer Erhöhung der Abkühlungsgeschwindigkeit ist die erhaltene Glanz wirkung jedoch gering im Verhältnis zu der Durchsichtigkeit der Faser. Andererseits wird durch die Verwendung eines bestimmten Kühlmittels der Spinnvorgang aufwendiger und bringt somit verschiedene Nachteile bei der industriellen Auswertung mit sich.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile und die Schaffung einer Polyamidkunstfaser, welche in verhältnismässig einfacher Weise mit den üblichen Spinneinrichtungen hergestellt werden kann.
Eine solche Polyamidkunstfaser ist erfindungsgemäss gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,01 bis 7 Gew.-O/c, bezogen auf das Polyamid, eines Polyolefins.
Der Maximalgehalt des Polyolefins kann hierbei zweckmässigerweise bis zu 1000/kl,2 Gew.-O/o, bezogen auf das Polyamid, betragen, wobei X = Denier der Faser (g/9000 m).
Allgemein ist die Erfindung anwendbar bei Polyamidkunstfasern mit einem Denierwert zwischen 30 und 6000.
Wie bereits erwähnt, kann die erfindungsgemässe Polyamidkunstfaser einen runden, dreieckigen oder kleeblattartigen Querschnitt aufweisen.
Das Verfahren zur Herstellung einer derartigen Kunstfaser ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine innige Mischung von Polyamidspänen mit 0,01 bis 7 Gew.-0/o, bezogen auf das Polyamid, eines Polyolefins auf Schmelztemperatur erhitzt und durch eine Spinndüse mit mehreren Öffnungen in eine kalte Flüssigkeit gedrückt wird, worauf die erhaltenen Fasern einer Strekkung bei erhöhter Temperatur unterworfen werden.
Durch die Erfindung wird der Nachteil der bekannten Verfahren vermieden; welcher darin besteht, dass mit wachsendem Denier-Wert eine grössere Menge an gesättigter Fettsäure zugegeben werden muss, wodurch sowohl die Anfärbbarkeit als auch die Zugfestigkeit des Endproduktes herabgesetzt wird. Zur Vermeidung einer ungleichmässigen Mischung des zu spinnenden Produktes ist bei den bekannten Verfahren ein zweistufiger Arbeitsablauf erforderlich, welcher naturgemäss einen erhöhten Aufwand erfordert.
Ausserdem wurde festgestellt, dass bei einem Verspinnen eines geschmolzenen Polyamids, wie z. B.
Nylon, durch Spinndüsen mit dreieckigem oder kleeblattförmigem Querschnitt eine bessere Glanzwirkung nur bei einem niedrigen Denier-Wert erhalten wird. Bei höheren Denier-Werten wird es verhältnismässig schwierig, eine Luftkühlung der Spinnprodukte durchzuführen, so dass keine zufriedenstellende Glanzwirkung erreicht wird. Wie Untersuchungen ergeben haben, besitzen Polyamidfasern mit einem hohen De nier-Wert eine rauhe und unebene Oberfläche im Vergleich zu Fasern mit geringeren Denier-Werten.
Zur praktischen Durchführung der Erfindung kann als Polyolefin Polyäthylen, Polypropylen oder dergleichen verwendet werden.
Es wurde festgestellt, dass die erfindungsgemäss erhaltenen Fasern mit einem geringen Zusatz eines Polyolefins eine engere und feinere Kräuselung und einen wesentlich höheren Glanz aufweisen als ähnliche Produkte ohne einen derartigen Zusatz.
Figur 1 der beigefügten Zeichnung zeigt die Abhängigkeit des Oberflächenglanzes in Abhängigkeit von der zugesetzten Menge an Polyäthylen als typisches Polyolefin.
Figur 2 zeigt die zugesetzte Menge an Polyäthylen in Abhängigkeit von dem Denier-Wert der gesponnenen Faser.
Wenn ein Polyamid, z. B. Nylon, über eine bestimmte Zeit kontinuierlich gesponnen und hierbei während des Spinnvorganges beispielsweise 0,01 Gew.-0/o eines Polyolefins zugegeben wird, kann sofort und deutlich mit blossem Auge beobachtet werden, wie die Glanzwirkung der gesponnenen Fäden wesentlich verbessert wird. Nach Zusatz des Polyolefins bleibt die verbesserte Glanzwirkung noch einige Zeit bestehen, selbst wenn der Polyolefinzusatz unterbrochen wird.
Diese zusätzliche Glanzwirkung der gesponnenen Polyamidkunstfasern nimmt jedoch allmählich ab, und zwar in Abhängigkeit von der Zeit, die nach dem Abbruch des Polyolefinzusatzes verstrichen ist, bis sie den normalen Wert für das reine Polyamid erreicht hat.
Es wurde ferner beobachtet, dass die Zusatzmenge des Polyolefins nicht erhöht zu werden braucht, selbst wenn Produkte mit einem hohen Denier-Wert hergestellt werden sollen. Eine zu hohe Zusatzmenge an Polyolefin ergibt eine ungleichmässige Mischung des Spinnproduktes, wodurch eine geringere Durchsichtigkeit der Fasern erhalten wird.
Der erfindungsgemässe Zusatz eines Polyolefins bewirkt offensichtlich eine bessere Verflüssigung des geschmolzenen Polyamids und eine Erhöhung der Oberflächenglätte von den erhaltenen Produkten, wenn diese abgekühlt und ausgehärtet sind.
Wie bereits erwähnt, wird nach der Erfindung eine inerte Kühlflüssigkeit, z. B. kaltes Wasser, verwendet und die erhaltenen Fasern werden in einem üblichen Streckverfahren zu Fasern mit einem Denier-Wert von 30-6000 verarbeitet. Zur Durchführung des Spinnvorganges werden Vorrichtungen mit zahlreichen Spinndüsen verwendet, die vorzugsweise einen unrunden Querschnitt aufweisen, beispielsweise dreieckig oder kleeblattartig sein können. Es ist jedoch auch möglich, Spinndüsenöffnungen mit rundem Querschnitt zu verwenden, wobei jedoch eine geringere Glanzwirkung erhalten werden kann, als bei Spinndüsen mit unrundem Querschnitt.
Die unterste Grenze des Polyolefinzusatzes liegt vorzugsweise bei 0,01 Gew.-O/o, bezogen auf die Polyamidmasse. Dieser Wert ergibt sich aus den praktischen Ergebnissen gemäss Figur 1. In diesem Diagramm ist die Glanzwirkung in Abhängigkeit von der Zusatzmenge an Polyäthylen eingetragen. Die ausgezogene Linie betrifft hierbei ein Produkt mit 50 Denier und einem dreieckigen Querschnitt, während die gestrichelte Linie ein Polyamidprodukt von 150 Denier bezeichnet, welches einen regelmässigen oder runden Querschnitt aufweist. Wie sich aus dieser grafischen Darstellung ergibt, fällt jede Kurve bei einem Zusatzwert von 0,01 Gew.- /0 an Polyäthylen steil ab. Wenn demnach eine geringere Zusatzmenge als vorstehend angegeben verwendet wird, hat die Verbesserung der Glanzwirkung keinen praktischen Wert.
Andererseits ergibt sich bei einem Zusatz von mehr als 7 ovo oder allgemeiner ausgedrückt 1000/Xt2, eine milchig-weisse Trübung. Die Glanzwirkung wird hierbei geringer, insbesondere wenn die Zusatzmenge an Polyolefin mit wachsendem Denier-Wert erhöht wird, obgleich in der Praxis oft ein höherer Glanzwert und eine glattere Oberfläche der erhaltenen Fasern gemessen wird. Diese nachteilige Erscheinung kann darauf zurückzuführen sein, dass bei gröberen Fasern die Abkühlung und Aushärtung eine längere Zeit in Anspruch nimmt. Auch kann eine verhältnismässig hohe Zusatzmenge an Polyolefin das Mischungsgleichgewicht stören und sich an bestimmten Stellen ansammeln.
Es wurde ausserdem festgestellt, dass eine Erhöhung des Polyolefinzusatzes auf 8 Gew.-O/o oder mehr bei feinen Polyamidfasern von 40 Denier oder darunter ein Reissen verursacht, was einen wesentlichen Nachteil bei der Durchführung des Spinnverfahrens darstellt. Auch wird in diesem Fall die Färbbarkeit der gesponnenen Faser schlecht, wodurch der Handelswert derartiger Produkte naturgemäss herabgesetzt wird. Ein zu hoher Zusatz an Polyolefin bewirkt ferner eine Faserbildung innerhalb der Spinnmasse.
Bei feineren Fasern von 30 Denier und weniger bewirkt der Polyolefinzusatz eine geringere Verbesserung der Glanzwirkung. Ausserdem haben Versuche ergeben, dass eine Luftkühlung des Spinnproduktes gemäss vorliegender Erfindung keine praktische Verbesserung der Glanzwirkung bewirkt, selbst wenn das Polyolefin in der vorstehend beschriebenen Weise zugesetzt wird.
Andererseits wird bei schwereren Produkten, beispielsweise mit 6000 Denier und mehr, der Vorteil einer Verbesserung des Glanzes aufgehoben durch den Nachteil, welcher sich durch die milchigweisse Verfärbung ergibt.
Wahrscheinlich ist die vorstehend angegebene Zusatzmenge für das Polyolefin diejenige, welche sich einerseits gleichmässig in dem Polyamid verteilt und andererseits eine Kristallisation verhindert. Gleichzeitig wird hierdurch der Widerstand beim Ausdrücken durch die Spinndüsen wesentlich herabgesetzt und dem Produkt eine glatte Oberfläche verliehen, insbesondere entlang der Faseroberfläche während des Streckungsvorganges. Diese Tatsache ergibt sich eindeutig aus der vorgenannten Beobachtung, dass selbst bei einer plötzlichen Unterbrechung des Polyolefinszusatzes die verbesserte Glanzwirkung der erhaltenen Kunstfasern nur langsam und allmählich abnimmt.
Es wird ferner darauf hingewiesen, dass gegenüber den bekannten Zusätzen einer ungesättigten Fettsäure die erfindungsgemässen Produkte mit einem Zusatz von Polyolefinen nicht immer die gleich viel verbesserte Durchsichtigkeit aufweisen, obgleich die Kunstfaserprodukte mit einem Polyolefin naturgemäss eine bessere Glanzwirkung besitzen als ähnliche Vergleichsprodukte. Der Zusatz eines Polyolefins bewirkt jedoch in gewisser Weise eine Verhinderung der ungünstigen Bildung sphärischer Kristalle, was jedoch nicht die Hauptwirkung der Erfindung ist.
Weitere Vorteile der erfindungsgemässen Produkte sind eine höhere Festigkeit, ein günstiger Streckungsgrad, ein weicher Griff und günstige Anfärbeeigen schaften sowie ähnliche wünschenswerte Merkmale, wie sie nachfolgend im Rahmen einiger Aus±ührungs- beispiele angegeben sind.
Besipiel 1
Späne eines Polyamids mit der Bezeichnung Nylon6 werden mit 6,2 0/0 Polyäthylen-Spänen vermischt, die im Hochdruckverfahren hergestellt sind. Diese Mischung wird dann auf 2700 C erhitzt und geschmolzen. Diese Schmelze wird durch eine Spinndüse mit 120 Öffnungen gedrückt, welche je einen Querschnitt in Form eines regelmässigen Dreiecks mit einer Seitenlänge von 0,5 mm aufweist. Dieser Spinnvorgang erfolgt mit einem Streckungsverhältnis von etwa 7 in ein kaltes Wasserbad von 160 c. die gesponnenen, gestreckten und ausgehärteten Fasern werden dann noch in einem siedenden Wasserbad einer Streckung mit einem Verhältnis von 3,8 unterworfen, worauf die Fäden dann aufgespult werden und zur Verwendung fertig sind.
Zum Vergleich wurden gleiche Polyamid-späne ohne Zusatz von Polyäthylen in gleicher Weise behandelt und hieraus ebenfalls Fäden hergestellt.
Die Vergleichsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengestellt, wobei sich eindeutig ergibt, dass die erfindungsgemäss hergestellten Produkte eine wesentlich bessere Glanzwirkung aufweisen als die Vergleichsprodukte. Andere Eigenschaften sind hingegen ähnlich, wobei jedoch rein äusserlich die bekannten Produkte eine erhöhte Durchsichtigkeit aufzuweisen scheinen.
Als weiterer Vergleich wurde der Zusatz von Poly äthylen zu den Polyamidspänen plötzlich unterbrochen, so dass nur reines Polyamid versponnen wurde. Hierbei wurde beobachtet, dass die Glanzwirkung der gesponnenen Produkte nur langsam abnahm, und zwar nach einem Verlauf von 15 Stunden, wonach die Glanzwirkung gleich derjenigen eines reinen Polyamidproduktes war, wie es zum Vergleich verwendet wurde.
Tabelle 1
Denier Glanz Weisse Festigkeit (g/d) Streckungsgrad Färbbarkeit erfindungsgemässes Produkt 40 14,76 70,0 5,2 40 O/o 39 O/o Vergleichsprodukt 40 9,03 68,0 5,7 39 O/o 44 ovo
Beispiel 2
Die gleichen Polyamidspäne wie nach Beispiel 1 werden mit 0,02 Gew.-O/o Polypropylen innig gemischt, worauf diese Mischung auf etwa 2700 C erhitzt und zum Schmelzen gebracht wird. Diese Schmelze wird dann durch eine Spinndüse mit 60 Öffnungen gedrückt, von denen jede einen Querschnitt in Form eines regelmässigen Dreieckes mit einer Seitenlänge von 0,8 mm aufweist. Diese Schmelze wurde mit einem Streckungsfaktor 6 in ein kaltes Wasserbad von Normaltemperatur gedrückt.
Die gesponnenen. wassergekühlten und erhärteten Fäden wurden dann einer weiteren Strekkung mit einem Streckungsverhältnis von 3,8 in einem siedenden Wasserbad unterworfen.
Zum Vergleich wurden gleiche Polyamidspäne ohne Zusatz von Polypropylen unter den gleichen Bedingungen versponnen und weiterverarbeitet. Die hierbei erhaltenen Vergleichswerte sind in der nachfolgenden Tabelle 2 zusammengestellt, woraus sich eindeutig die überlegene Glanzwirkung bei den erfindungsgemässen Produkten gegenüber den Vergleichsprodukten ergibt. Andere Merkmale der Vergleichsprodukte waren etwa gleich.
Tabelle 2
Denier Glanz Weisse Festigkeit (g/d) Streckungsgrad Färbbarkeit erfindungsgemässes Produkt 90 12,23 69,9 4,7 55 O/o 43 O/o Vergleichsprodukt 90 8,73 72,5 4,6 58 O/o 44 O/o
Beispiel 3
Gleiche Polyamidspäne wie nach den Beispielen 1 und 2 wurden mit Spänen aus Polyäthylen gemischt, welche im Niederdruckverfahren hergestellt wurden, und zwar mit einem Anteil von 0,05 Gew.-O/o, bezogen auf die Polyamidmasse. Diese Mischung wurde auf 2700 C erhitzt und geschmolzen. Die Schmelze wurde dann aus einer Spinndüse mit 60 Öffnungen gedrückt, von denen jede einen runden Querschnitt mit 0,6 mm Durchmesser hatte.
Dieser Spinnvorgang erfolgte mit einem Streckungsverhältnis von 5,4 in ein kaltes Wasserbad von 120 C. Die gesponnenen, gestreckten und erhärteten Fäden wurden dann einer weiteren Strekkung in einem siedenden Wasserbad mit einem Strekkungsverhältnis von 4 unterworfen. In gleicher Weise wurden ebenfalls wieder reine Polyamidspäne verarbeitet. Die erhaltenen Vergleichsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 3 wiedergegeben, woraus sich ergibt, dass die Glanzwirkung durch den Zusatz von Polyäthylen erheblich verbessert werden konnte, während die übrigen Merkmale im wesentlichen unverändert blieben.
Tabelle 3
Denier Glanz Weisse Festigkeit (g/d) Streckungsgrad Färbbarkeit erfindungsgemässes Produkt 140 10,84 66,2 5,5 51 O/o 42 O/o Vergleichsprodukt 140 8,27 71,8 5,5 46 /o 43 O/o
Beispiel 4
Späne eines Polyamids mit der Bezeichnung Nylon66 wurden mit Polyäthylenspänen vermischt, die im Hochdruckverfahren hergestellt wurden, und zwar in einem Anteil von 0,05 Gew.- /o, bezogen auf den Polyamidanteil. Diese Mischung wurde auf 3050 C erhitzt und geschmolzen. Diese Schmelze wurde durch eine Spinndüse mit 60 kreisrunden Öffnungen von 0,6 mm Durchmesser gedrückt. Dieser Spinnvorgang erfolgte mit einem Streckungsverhältnis von 5,4 in ein kaltes Wasserbad von 120 C.
Die hierbei erhaltenen, abgekühlten und ausgehärteten Fäden wurden einer weiteren Streckung mit einem Streckungsverhältnis von 4 in einem siedenden Wasserbad unterworfen. In gleicher Weise wurde das reine Polyamid verarbeitet. Die hierbei erhaltenen Vergleichsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 4 zusammengestellt. Wie sich hieraus ergibt, wurde die Glanzwirkung durch den Zusatz von Polyäthylen beträchtlich erhöht, während andere Eigenschaften im wesentlichen unverändert blieben.
Tabelle 4
Denier Glanz Weisse Festigkeit (gid) Streckungsgrad Färbbarkeit erfindungsgemässes Produkt 140 10,20 66,1 5,0 39 O/o unverändert Vergleichsprodukt 140 8,00 73,2 5,2 39 O/o unverändert
Beispiel 5
Späne eines Polyamid nach Beispiel 1 wurden mit 1 Gew.- /0 Polypropylen gemischt, worauf diese Mischung auf etwa 2700 C erhitzt und geschmolzen wurde. Diese Schmelze wurde durch eine Spinndüse mit 60 Öffnungen gedrückt, von denen jede einen dreieckigen Querschnitt mit einer Seitenlänge von 0,8 mm hatte. Dieser Spinnvorgang erfolgte mit einem Strekkungsverhältnis von 2,5 in ein kaltes Wasserbad von 120 C. Die hierbei erhaltenen, abgekühlten und erhärteten Fäden wurden einer weiteren Streckung mit einem Streckungsverhältnis von 3,8 in einem siedenden Wasserbad unterworfen.
Unter gleichen Bedingungen wurden die gleichen Polyamidspäne mit 2 Gew.-O/o Polypropylenspänen vermischt und in gleicher Weise verarbeitet. Weiterhin wurde das reine Polyamid ohne jeden Zusatz in dieser Weise verarbeitet.
Die Untersuchung ergab eine wesentlich verbesserte Glanzwirkung der erfindungsgemässen Produkte.
Das Vergleichsprodukt mit 2 Gew.-o/o Polypropylen zeigte dagegen eine milchig-weisse Verfärbung, die mit blossem Auge zu erkennen war, und nur eine wenig verbesserte Glanzwirkung im Vergleich zu dem reinen Polyamid. Diese Vergleichsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 5 zusammengestellt.
Bei der Verwendung einer Spinndüse mit Öffnungen, die einen kleeblattartigen Querschnitt aufweisen, wurden ähnliche Ergebnisse erzielt.
Tabelle 5
Denier Glanz Weisse Festigkeit (g/d) Streckungsgrad Färbbarkeit erfindungsgemässes Produkt 280 10,17 64,2 4,9 53 O/o unverändert Vergleichsprodukte mit 67,3 leicht 2 Gew.-0/o Polypropylen 280 8,98 matt 4,8 56 0/0 verändert weiss Vergleichsprodukt ohne Zusatz 280 7,11 74,1 5,0 51,7 0;o unverändert
Beispiel 6
Späne eines Polyamids gemäss Beispiel 1 wurden auf 2700 C erhitzt und durch eine Spinndüse gepresst, die zwei Öffnungen mit einem Durchmesser von 3,5 mm hatte. Dieser Spinnvorgang erfolgte mit einem Streckungsverhältnis von 5 in ein kaltes Wasserbad von 100 C.
Die hierbei erhaltenen Fäden wurden zunächst einer ersten Streckung mit einem Streckungsver hältnis von 3,9 und dann einer zweiten Streckung mit einem Streckungsverhältnis von 1,3 unterzogen, wobei Wasserdampf auf die Fäden geblasen wurde.
Während des Spinnvorganges wurden im Hochdruckverfahren hergestellte Polyäthylenspäne zu der Polyamidmasse gegeben, und zwar in einem Anteil von 0,02 Gew- /0, worauf diese Mischung in gleicher Weise gesponnen und gestreckt wurde. Nach einer Stunde wurde das Mischungsverhältnis auf 0,1 Gew.-o/o verändert.
Alle gesponnenen Fäden hatten einen Denier-Wert von 5500.
Mit blossem Auge konnte festgestellt werden, dass die Produkte mit einem Zusatz von 0,02 Gew.- /o Poly äthylen eine bessere Glanzwirkung aufwiesen als jene ohne Zusatz von Polyäthylen. Andererseits zeigten die Produkte mit einem Zusatz von 0,1 Gew.- /o Polyäthylen eine milchig-weisse Tönung, wodurch sie für den Handel nicht geeignet waren.
Bei den vorstehend beschriebenen Beispielen wurden die Glanzwirkung und die Weisse gemessen nach einem japanischen Standardverfahren, wie es in Test Method of Rayon Products beschrieben ist.
PATENTANSPRUCH 1
Polyamidkunstfaser, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,01-7 Gew.-O/o, bezogen auf das Polyamid, eines Polyolefins.
UNTERANSPRÜCHE
1. Kunstfaser nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch einen Maximalgehalt von 1000/X1 2
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.