CS273123B1

CS273123B1 - Shrinking copolyesther fibres and method of their preparation

Info

Publication number: CS273123B1
Application number: CS622387A
Authority: CS
Inventors: Jiri Rndr Csc Vanicek; Pavel Ing Csc Sedlacek; Ludek Ing Pohorelsky
Original assignee: Vanicek Jiri; Pavel Ing Csc Sedlacek; Ludek Ing Pohorelsky
Priority date: 1987-08-26
Filing date: 1987-08-26
Publication date: 1991-03-12
Also published as: CS622387A1

Abstract

The coagulating copolyester fibres with high coagulating forces and good coagulating properties can be acquired even with a low content of comonomer up to 3.9 percent by mol, if the polymer chains are also branched by addition of 0.05 to 1.0 percent by mol of three-functional or more functional alcohols. Neither melting temperature nor thermal resistance is substantially decreased with this type and the recovery properties of the fibres are improved. To advantage, industrial pentaerythritol with the content of monopentaerythritol above 70 percent by weight can be used for branching.

Description

Vynález se týká přípravy srážlivých polyesterových vláken určených pro relaxační objemování, která mají zvýšené srážlivé síly.The present invention relates to the preparation of coagulation polyester fibers intended for relaxation bulking having increased coagulation forces.

Postup výroby srážlivých polyesterových vláken je chráněn například čs. autorským osvědčením č. 105 653 a 117 159, kde dobrých relaxačních vlastností je dosaženo vysokým přídavkem komonomeru. Nevýhodou tohoto postupu je skutečnost, že vlákna modifikovaná obsahem komonomeru nad 4 obvykle však 8 až 12 %, mají sníženou teplotu tání a zhoršené zotavovací vlastnosti a navíc jsou méně odolná termické a hydrolytické degradaci než nemodifikovaný typ polyesterového vlákna. Je to přirozené, protože přítomností komonomeru je porušena regularita polymerních řetězců a po objemování je u těchto vláken nižší krystalinita. Je známo, že srážlivá vlákna lze připravit i z vláken s nižším nebo nulovým obsahem komonomeru, avšak tato vlákna mají sice vyhovující srážlivost, avšak srážlivé síly jsou nedostatečné k dosažení objemovacího efektu. Čs. autorské osvědčení č. 239 1Θ3 řeší zvýšení srážlivých sil přídavkem troj nebo vícefunkčních sloučenin, jako je glycerin, trimetylolpropán, trimetyltrimezinát a pentaerythritol, a to opět u polyesterových vláken s vysokým obsahem modifikační složky. V uvedeném vynálezu je zvýšení srážlivých sil podmiňováno synergickým účinkem molově 4 až 15 kyseliny isoftálové jako komonomeru. Znamená to, že za těchto podmínek se sice dosáhne zvýšeni srážlivých sil, ale všechny negativní dopady vysokého obsahu kyseliny isoftálové jako modifikační komponenty zůstávají. Vedle snížení teploty tání a zhoršení zotavovacích vlastností vláken a zhoršení tepelné stability jsou to problémy s přípravou takovéhoto kopolyesteru, zvláště při kontinuálním způsobu výroby. Modifikační složku je obvykle nutno připravovat samostatně a je nutno jí přivést například ve formě glykolového roztoku v některé fázi přípravy polymeru k reakčni směsi. Čím je požadován vyšší obsah modifikační složky, tím jsou vyšší nároky na pracnost, energii, zhoršuje se zvláknitelnost kopolyméru a podobně.The process for the production of precipitated polyester fibers is protected, for example, by Czechoslovakia. No. 105 653 and 117 159, where good relaxation properties are achieved by high comonomer addition. The disadvantage of this process is that fibers modified with a comonomer content of above 4, usually 8 to 12%, have a reduced melting point and impaired recovery properties and moreover are less resistant to thermal and hydrolytic degradation than the unmodified type of polyester fiber. This is natural because the presence of the comonomer disrupts the regularity of the polymer chains and, after bulking, the crystallinity of these fibers is lower. It is known that shrinkable fibers can also be prepared from fibers with a low or zero comonomer content, but these fibers have satisfactory shrinkage, but the shrinkage forces are insufficient to achieve a bulking effect. Cs. Author's Certificate No. 239 1Θ3 addresses the increase in clotting forces by adding triple or multifunctional compounds such as glycerin, trimethylolpropane, trimethyltrimezinate and pentaerythritol, again for polyester fibers with a high modifier content. In the present invention, the increase in clotting forces is conditioned by the synergistic effect of 4 to 15 mole of isophthalic acid as a comonomer. This means that, although an increase in the clotting forces is achieved under these conditions, all the negative effects of the high isophthalic acid content as modifying components remain. In addition to lowering the melting point and deteriorating fiber recovery properties and deteriorating thermal stability, there are problems with the preparation of such a copolyester, especially in a continuous process. Typically, the modifying component must be prepared separately and introduced, for example, in the form of a glycol solution at some stage in the preparation of the polymer to the reaction mixture. The higher the content of the modifying component is required, the higher the demands on labor, energy, deterioration of the copolymers and the like.

Na rozdíl od dosavadního stavu jsou srážlivá kopolyesterová vlákna podle tohoto vynálezu připravena tak, že polymerní řetězce obsahují vedle základních jednotek pouze 0 ažIn contrast to the prior art, the co-precipitated copolyester fibers of the present invention are prepared such that the polymer chains contain, in addition to the base units, only 0 to

3,9 % modifikovaných strukturních jednotek, kde strukturní jednotky mohou být modifikovány jak v glykolové, tak i v tereftálové části makromolekul. Současně s nimi je do řetězců zabudováno molově 0,05 až 1,0 %, vztaženo na etylenglykolové jednotky, troj nebo vícefunkčních alkoholů, které způsobují větvení řetězců. Zvláště vhodné je použití kyseliny 5-sulfoisoftálové o obsahu molově 1,6 až 2,5 % jako modifikační složky, která zlepšuje barvitelnost a současně snižuje žmolkovitost. Požadované srážlivosti těchto vláken je dosaženo zvlákňováním při teplotě 5 až 40 °C nad teplotou tání při odtahové rychlosti 300 až 1 500 m/min a při dloužení v jednom až třech stupních. Dloužící poměr se volí tak, aby tažnost byla menší než 90 % a v průběhu dloužení a sušení nesmí být vlákno vystaveno vyšší teplotě než je 65 °C.3.9% of the modified structural units, where the structural units can be modified in both the glycol and terephthal portion of the macromolecules. Simultaneously, from 0.05 to 1.0%, based on the ethylene glycol units, of the three or more functional alcohols which cause the branching of the chains is incorporated into the chains. Particularly suitable is the use of 5-sulfoisophthalic acid with a molar content of 1.6 to 2.5% as a modifying component, which improves the dyeability and at the same time reduces the pilling. The desired shrinkage of these fibers is achieved by spinning at a temperature of 5 to 40 ° C above the melting point at a drawing speed of 300 to 1500 m / min and drawing in one to three stages. The drawing ratio is chosen so that the ductility is less than 90% and during drawing and drying the fiber must not be exposed to a temperature higher than 65 ° C.

Ukazuje se, že zvýšení srážlivých sil je u vláken vyrobených podle tohoto vynálezu dosaženo vhodnou volbou obsahu vícefunkčních sloučenin, střední molekulové hmotnosti kopolyesteru a podmínek jejich dloužení. Další modifikační složky jsou přidávány pro zlepšení jiných vlastností, jako je barvitelnost, snížení žmolkovitosti atd. Při nízkém, nebo dokonce nulovém obsahu dvojfunkčnich komonomerů jsou potlačeny všechny negativní důsledky kopolyesteru s vysokým obsahem komonomeru, jako je snížení tepelné a chemické odolnosti, zhoršeni zotavovacích vlastnosti a podobně. Zlepšeni těchto vlastností oproti současnému stavu výroby je oceněno především při použití srážlivých vláken pro výrobu netkaných textilií, které jsoú použity pro technické účely a jsou vystaveny zvýšeným teplotám, agresivnímu prostředí a podobně. 0 výrobce vláken potom přináší tento vynález zjednodušení a zlevnění výrobního postupu. Výhoda je, že bez změny složeni kopolyesteru lze jen úpravou molekulové hmotnosti nebo dokonce jen úpravou podmínek dloužení při použití stejného nedlouženého vlákna získat srážlivé vlákno. To navíc umožňuje používat do různých manipulací vlákna o stejném chemickém složeni ve srážlivém i nesrážlivém provedení a obě komponenty potom zde máji shodné užitné vlastnosti, jako jsou barvitelnost, žmolkovitost, tvarová stálost a podobně.It appears that the increase in shrinkage forces of the fibers produced according to the invention is achieved by a suitable choice of the content of the multifunctional compounds, the average molecular weight of the copolyester and the drawing conditions thereof. Additional modifiers are added to improve other properties such as dyeability, reduced pilling, etc. With low or even zero bifunctional comonomers, all the negative consequences of a high comonomer-containing copolyester, such as reduced thermal and chemical resistance, impaired recovery properties, are suppressed. alike. The improvement of these properties compared to the present state of the art is appreciated especially by the use of shrinkable fibers for the production of nonwovens which are used for technical purposes and are exposed to elevated temperatures, aggressive environments and the like. The fiber manufacturer then provides the present invention with a simplification and cheaper manufacturing process. The advantage is that, without changing the composition of the copolyester, it is only possible to adjust the molecular weight or even simply adjust the drawing conditions using the same undrawn fiber to obtain a precipitating fiber. In addition, this makes it possible to use fibers of the same chemical composition in a coagulated and non-coagulated manner for different manipulations, and both components have the same utility properties here, such as dyeability, pilling, shape stability and the like.

IAND

CS 273123 Dl 2CS 273123 DL 2

Podstata vynálezu je vysvětlena na následujících příkladech.The invention is illustrated by the following examples.

PříkladyExamples

1. Kopolyesterová vlákna s obsahem 2 mol.% kyseliny 5-sulfoisoftálové a o obsahu 0,1 mol.% technického pentaerythritolu, který vyvolal částečné větvení řetězců’, byla zvlákňována při teplotě 280 °C a odtahové rychlosti 970 m/min. Po dloužení ve dvou stupních s teplotou vodních lázní 60 °C a na celkový dloužící poměr 3,09 byla sušena při teplotě do °C. Takto byla získána vlákna se srážlivou silou 14,7 mN/tex v porovnání s vlákny, která byla připravena o stejném složení a za stejných podmínek, avšak bez přítomnosti pentaerythritolu a vykazovala srážlivé síly 10,1 mN/tex. Ostatní vlastnosti vláken byly srovnatelné, tažnost okolo 45 %, jemnost 4,2 dtex a pevnost asi 3,8 cN/dtex.1. Copolyester fibers containing 2 mol% of 5-sulfoisophthalic acid and containing 0.1 mol% of technical pentaerythritol, which induced partial chain branching, were spun at 280 ° C and a take-off speed of 970 m / min. After drawing in two stages with a water bath temperature of 60 ° C and a total drawing ratio of 3.09, it was dried at a temperature of up to ° C. Thus fibers with a shrinkage force of 14.7 mN / tex were obtained as compared to fibers prepared with the same composition and under the same conditions but without the presence of pentaerythritol and exhibiting a shrinkage force of 10.1 mN / tex. Other fiber properties were comparable, ductility about 45%, fineness 4.2 dtex and strength about 3.8 cN / dtex.

2. Byla vedle sebe vyrobena dvě polyesterová vlákna. První bylo základní nemodifikovaný polyetylentereftalát s obsahem dietylenglykolu kolem 2,2 mol.% a druhé polyester s přídavkem 0,15 mol.% pentaerythritolu navíc. Obě vlákna byla zvlákňována při teplotě 285 °C při odtahové rychlosti 720 m/min. Dloužení ve dvou stupních proběhlo při teplotách lázní pro nemodifikovaný polyester 57 a 50 °C a pro kopolyester podle vynálezu při teplotě obou lázní 55 °C. Sušení stříže proběhlo opět do teploty 50 °C.2. Two polyester fibers were made side by side. The first was a basic unmodified polyethylene terephthalate with a diethylene glycol content of about 2.2 mol% and the second a polyester with an addition of 0.15 mol% of pentaerythritol in addition. Both fibers were spun at 285 ° C at a take-off speed of 720 m / min. Stretching in two stages took place at bath temperatures for unmodified polyester of 57 and 50 ° C and for the copolyester of the invention at both bath temperatures of 55 ° C. The staple was dried again to 50 ° C.

Některé vlastnosti obou uvedených vláken jsou uvedeny v tabulce.Some properties of both fibers are given in the table.

- - Nemodifikovaný polyester Unmodified polyester Polyester podle vynálezu Polyester according to the invention Jemnost (dtex) Fineness (dtex) 3,63 3.63 2,93 2.93 Pevnost (cN/dtex) Strength (cN / dtex) 3,68 3.68 3,37 3.37 Tažnost (%) Ductility (%) 66 66 62 62 Smrštění voda 100 °C (%) Water shrinkage 100 ° C (%) 21 21 22 22nd Smrštění vzduch 160 °C (%) Air Shrinkage 160 ° C (%) 23 23 24 24 Smrštivá síla (mN/tex) Shrinkage force (mN / tex) 10,0 10.0 16,7 16.7

Rozdílné chování obou vláken bylo potvrzeno i aplikačními vlastnostmi při výrobě netkaných textilií.The different behavior of both fibers was confirmed by application properties in the production of nonwovens.

3. Kopolyesterová srážlivá vlákna s obsahem 3 mol.% kyseliny Isoftálové a o obsahu 0,5 mol.% glycerolu vykazovala stejně velké srážlivé síly, jako vlákno bez glycerolu s obsahem mol.% kyseliny isoftálové při srovnatelné srážlivosti kolem 23 %. Pří tom rozdíl v teplotě tání byl 16 °C. Vlákno podle vynálezu vykazovalo vyšší teplotu tání a lepší tepelnou stálost při použití zobjemněné netkané t-extilie pro filtraci horkých plynů.3. Copolyester precipitated fibers containing 3 mol% isophthalic acid and 0.5 mol% glycerol showed the same shrinkage forces as a fiber without glycerol with a mol% isophthalic acid at a comparable shrinkage of about 23%. The difference in melting point was 16 ° C. The fiber of the invention exhibited a higher melting point and improved thermal stability when using a bulky nonwoven t-extilate for hot gas filtration.

4. Kopolyesterová srážlivá vlákna s obsahem 3 mol.% směsné modifikační složky (polyglykol, = 1 550 : kyselina 5-sulfoisoftálová 1:2) a o obsahu 0,4 mol.% trimetylolpropanu vykazov.ala srovnatelné srážlivé síly s vlákny obsahujícími 9 mol.% výše uvedené směsné modifikační složky. Vlákna měla srovnatelnou srážlivost kolem 30 % za varu, srážlivé síly při 160 °C na vzduchu byly kolem 20 mN/tex.4. Copolyester precipitated fibers containing 3 mol% mixed modifying component (polyglycol, = 1550: 5-sulfoisophthalic acid 1: 2) and having a content of 0.4 mol% trimethylolpropane showed comparable shrinkage forces with fibers containing 9 mol%. % of the above mixed modifying component. The fibers had a comparable shrinkage of about 30% at boiling, with a shrinkage force at 160 ° C in air of about 20 mN / tex.

5. Podobných výsledků jako v příkladu 4 bylo dosaženo při použití 3 a 9 mol.% neopentylglykolu. Vlákna však vykazovala srážlivost kolem 25 % a srážlivá síla byla kolem mN/tex.5. Similar results to Example 4 were obtained using 3 and 9 mol% neopentyl glycol. However, the fibers showed a shrinkage of about 25% and a shrinkage force of about mN / tex.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. Coagulated copolyester fibers intended to be expanded in air or in water, optionally in water vapor at a temperature of 100 to 210 ° C, with shrinkage under bulk conditions above 15%, with a mean number of structural units greater than 50 and a diethylene glycol unit content of less than 4%, based on ethylene glycol units, characterized in that the copolyester chains consist of a mole of 99.95 to 95.1% of the basic structural units, up to 3.9% of the modified structural units, wherein the acid and / or glycol portion of the basic structural unit it is replaced by another dicarbolic acid and / or other bifunctional alcohol and from 0.05 to 1% modified structural units, wherein the glycol moiety is replaced by tri or multifunctional alcohols.

2. The coagulated copolyester fibers of claim 1, wherein the modified terephthalic structural units are isophthalic acid, methoxyisophthalic acid, adipic acid, sebacic acid, and Na or K sulfoisophthalic acid salts.

Third clotting copolyester fiber according to claim 1, characterized in that the modified glycol structural units are formed from neopentyl glycol, linear dihydroxyalkyl the number of _-CH2- groups or 3-6 polyglycol of average molecular weight 300 to 5 000th

4. The coagulated copolyester fibers of claim 1, wherein the modified structural units consist of sodium 5-sulfoisophthalic acid having a molar content of 1.0 to 2.5% and a multifunctional alcohol having a molar concentration of 0.09 to 0.25%. is technical pentaerythritol containing 70% or more by weight of monopentaerythritol,

5. The coagulated copolyester fibers of claim 1, wherein the copolyester comprises only 0.12 to 0.25 mole%, based on ethylene glycol units, of technical pentaerythritol containing at least 70% by weight monopentaerythritol and / or 0.1 to 0 mole%. , 75% glacerol or trimethylolpropane.

6. A process according to claim 1, wherein the copolyester is spun at a temperature of 5 to 40 [deg.] C. above the melting point and at a draw-off speed of 300 to 1500 m / min. one to three degrees of fiber elongation less than 90%, the fiber temperature during drawing and drying being at most 65 ° C.