DE102005035767A1 - Low-melting terephthalate-type polyester for production of melt-spun fibres and injection moulded products such as bottles, contains an alkane-1,2-diol other than ethylene glycol as modifying diol, e.g. butane-1,2-diol - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Polyester auf der Basis eines Polykondensationsproduktes von Terephthalsäure und/oder Terephthalsäurederivaten mit zweiwertigen Alkoholen, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Polyester sowie deren Verwendung und die dabei erhaltenen Erzeugnisse.The The invention relates to polyesters based on a polycondensation product of terephthalic acid and / or terephthalic acid derivatives with dihydric alcohols, a process for producing such Polyester and its use and the products obtained.
Polyester der oben beschriebenen Art, deren Herstellung sowie deren vorteilhafte Verwendungsmöglichkeiten sind bekannt. Allerdings sind bei der Herstellung von beispielsweise Fasern und Filamenten aus Polyestern bei hohen Aufspulgeschwindigkeiten zahlreiche praktische Fragestellungen ungelöst. Es ist bekannt, dass bei der Herstellung von PET-POY (= pre-oriented yarn) mit Geschwindigkeiten von über 4000 m/min aufgrund der höheren Spinnspannung ein starker Anstieg der Spinnkristallinität auftritt. Daraus resultieren in den nachfolgenden Verarbeitungsschritten, insbesondere beim Texturieren, höhere Faden- und Kapillarbruchzahlen sowie schlechte Kräuselwerte. Im Zusammenhang mit der POY-Produktion wird häufig auf eine Modifizierung, durch die höhere Aufspulgeschwindigkeiten verwirklicht werden sollen, verwiesen. Ziel ist es hierbei, das Einsetzen der Kristallisation zu höheren Spinngeschwindigkeiten zu verschieben und somit eine Steigerung der Produktivität zu gewährleisten. Zahlreiche Arbeiten beschreiben eine Beeinflussung der molekularen Struktur, insbesondere ein Zurückdrängen der Spinnkristallisation, durch eine gezielte physikalische oder chemische Modifizierung.polyester the type described above, their preparation and their advantageous uses are known. However, in the production of example Fibers and filaments of polyesters at high winding speeds numerous practical questions unresolved. It is known that at the production of PET-POY (= pre-oriented yarn) at speeds from above 4000 m / min due to the higher Spinning a strong increase in spin crystallinity occurs. This results in the subsequent processing steps, especially when texturing, higher Filament and Kapillarbruchzahlen and bad Kräuselwerte. In the context of POY production is often a modification, through the higher Winding speeds are to be realized, directed. The goal here is the onset of crystallization to higher spinning speeds to shift and thus ensure an increase in productivity. Numerous works describe an influence on the molecular structure, in particular, pushing back the Spin crystallization, by a targeted physical or chemical Modification.
Im Stand der Technik kann eine Optimierung der Faserqualität bei Polyester-POY mittels physikalischer Modifizierung bei hohen Aufspulgeschwindigkeiten durch das „EVO-Speed-Konzept" gewährleistet werden, das in der Zeitschrift Chemical Fibers Int. 49, 59 (1999) beschrieben wird. Eine höhere Wirtschaftlichkeit garantiert auch der in den Chemical Fibers Int. 48, 220 (1998) erwähnte H5S-Prozess, der eine Struktur kontrollierter Faserherstellung durch Behandlung in einer speziell entwickelten Dampfkammer unmittelbar vor dem Aufwickeln ermöglicht.in the Prior art can optimize the fiber quality in polyester POY by physical modification at high winding speeds guaranteed by the "EVO Speed Concept" which is published in the journal Chemical Fibers Int. 49, 59 (1999) is described. A higher one Efficiency is guaranteed even in the Chemical Fibers Int. 48, 220 (1998) H5S process, which is a structure of controlled fiber production through Treatment in a specially developed steam chamber immediately allowed before winding.
Des
Weiteren wird die Möglichkeit
einer chemischen Modifizierung des Schmelzspinnprozesses in der Fachliteratur
beschrieben. Danach werden durch Einbau von Verzweigern in die Molekülketten
oder durch Copolymere Aufspulgeschwindigkeiten von mehr als 4000
m/min bei verminderter Kristallinität ermöglicht. Zum speziellen Stand
der Technik werden unter anderem die US-A-4 113 704, US-A-4 923
662,
Diese neuartigen POY-Technologien haben sich industriell in größerem Umfang noch nicht durchgesetzt, da sie häufig mit hohen Kosten verbunden sind und ein konstantes Qualitätsniveau der Garne nicht erreicht wird.These Novel POY technologies have become more industrially significant not yet enforced, as they are often associated with high costs are and a constant quality level the yarn is not reached.
Die Erhöhung des Schrumpfwertes von Fasern, die mit hohen Aufspulgeschwindigkeiten hergestellt werden, wird in der Praxis angestrebt. Unmodifizierte PET-Fasern (PET = Polyethylenterephthalat), die mit mehr als 5000 m/min Aufspulgeschwindigkeit hergestellt werden, besitzen aufgrund der hohen Spinnkristallinität einen Schrumpfwert von deutlich unter 10%. Der geringe Schrumpfwert wirkt sich auf fast alle Weiterverarbeitungsschritte negativ aus, insbesondere auf die Weberei.The increase the shrinkage value of fibers with high winding speeds be prepared, is sought in practice. unmodified PET fibers (PET = polyethylene terephthalate) containing more than 5000 m / min winding speed are produced due to high spin crystallinity a shrinkage value of well below 10%. The low shrinkage value has a negative effect on almost all further processing steps, especially on the weaving mill.
Im Stand der Technik ist die Absenkung der Färbetemperatur für PET ein wichtiges Entwicklungsziel, da das HT-Färben (HT = Hochtemperatur) bei 130°C mit hohen Energiekosten und aufgrund migrierter Oligomere häufig mit unegalen Färbeergebnissen verbunden ist.in the The state of the art is the lowering of the dyeing temperature for PET important development goal, since HT-dyeing (HT = high temperature) at 130 ° C with high energy costs and due migrated oligomers often with uneven staining results connected is.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die eingangs bezeichneten Polyester so zu modifizieren, dass die Schmelztemperatur abgesenkt ist und somit deren Herstellung und Verarbeitung bei niedrigerer Temperatur erfolgen kann, woraus insbesondere geringere Anteile an Neben- und Abbaureaktionen sowie niedrigere Energiekosten resultieren sollen. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine gezielte Beeinflussung der Struktur – insbesondere der Kristallinität – von Polyestern der beschriebenen Art zu ermöglichen und umfänglich verbesserte Eigenschaften zu erzielen.task It is the present invention, the initially described polyester to modify so that the melting temperature is lowered and thus their production and processing at lower temperature can take place, resulting in particular lower shares of secondary and Degradation reactions and lower energy costs should result. Furthermore, it is an object of the invention to selectively influence the Structure - in particular crystallinity - of polyesters to allow the type described and circumferentially to achieve improved properties.
Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe durch einen Polyester auf der Basis eines Polykondensationsproduktes von Terephthalsäure und/oder Terephthalsäurederivat mit zweiwertigen Alkoholen dadurch gelöst, dass zweiwertige Alkohole so ausgewählt sind, dass (I) 99,5 bis 40 Mol-% Ethylenglykol, Propan-1,3-diol und/oder Butan-1,4-diol auf (II) 0,5 bis 60 Mol-% Alkan-1,2-diol entfallen, und der Polyester einen Schmelzpunkt von etwa von 145 bis 275 °C (nach DIN EN ISO 53765) aufweist.According to the invention, the above object is achieved by a polyester based on a polycondensation product of terephthalic acid and / or terephthalic acid derivative with dihydric alcohols characterized in that dihydric alcohols are selected such that (I) 99.5 to 40 mol% of ethylene glycol, propane-1, 3-diol and / or butane-1,4-diol to (II) account for 0.5 to 60 mol% of alkane-1,2-diol, and the polyester has a melting point of about 145 to 275 ° C (according to DIN EN ISO 53765 ) having.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Polyester werden die angesprochenen zweiwertigen Alkohole so ausgewählt, dass (I) 95 bis 70 Mol-%, insbesondere 95 bis 80-Mol-% Ethylenglykol, Propan-1,3-diol und/oder Butan-1,4-diol auf (II) 5 bis 30 Mol-%, insbesondere 5 bis 20 Mol-% Alkan-1,2-diol entfallen.To a preferred embodiment of the polyester according to the invention the mentioned dihydric alcohols are selected such that (I) 95 to 70 mol%, in particular 95 to 80 mol% of ethylene glycol, propane-1,3-diol and / or Butane-1,4-diol (II) 5 to 30 mol%, especially 5 to 20 mol% alkane-1,2-diol omitted.
Erfindungsgemäß wird demzufolge aus den bezeichneten Gruppen (i) und (ii) jeweils ein Diol bzw. auch ein Diolgemisch ausgewählt. Das Alkan-1,2-diol der Gruppe (ii) wird durch die nachfolgende Formel (I) gekennzeichnet: worin bedeuten: R einen Alkyl- und/oder einen Cycloalkyl-Rest. Vorzugsweise hat der Alkyl-Rest 1 bis 12 Kohlenstoffatome und der Cycloalkyl-Rest 3 bis 6 Kohlenstoffatome. Ganz besonders ist ein Alkyl-Rest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bevorzugt, wozu der Methyl-, Ethyl, Propyl- und/oder Butyl-Rest zählen, dies in der n- oder isomeren Form. Vorzugsweise ist der Cycloalkyl-Rest ein Cyclopropyl-, Cyclobutyl-, Cyclopentyl- und/oder ein Cyclohexyl-Rest. In Einzelfällen kann es von Vorteil sein, wenn der Alkyl-Rest und/oder der Cycloalkyl-Rest ganz oder teilweise durch einen Aryl-, Alkenyl- und/oder Cycloalkenyl-Rest ersetzt wird. Bevorzugt wird es, wenn der Aryl-Rest einen Phenyl-, Benzyl- und/oder Naphthyl-Rest, der Alkenyl-Rest einen Vinyl-, Alkyl- und/oder Isopropenyl-Rest und/oder der Cycloalkenyl-Rest einen 2-Cyclopentenyl- und/oder Cyclohexenyl-Rest darstellen. Im Allgemeinen sollte diese Substitution der Alkyl- und Cycloalkyl-Rest weniger als 10 Mol%, insbesondere weniger als etwa 5 Mol%, betragen.Accordingly, according to the invention, a diol or else a diol mixture is respectively selected from the designated groups (i) and (ii). The alkane-1,2-diol of group (ii) is characterized by the following formula (I): wherein R is an alkyl and / or a cycloalkyl radical. Preferably, the alkyl radical has from 1 to 12 carbon atoms and the cycloalkyl radical has from 3 to 6 carbon atoms. More particularly, an alkyl radical having 1 to 6 carbon atoms is preferred, including the methyl, ethyl, propyl and / or butyl radical, in the n- or isomeric form. Preferably, the cycloalkyl radical is a cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl and / or a cyclohexyl radical. In individual cases, it may be advantageous if the alkyl radical and / or the cycloalkyl radical is replaced in whole or in part by an aryl, alkenyl and / or cycloalkenyl radical. It is preferred if the aryl radical is a phenyl, benzyl and / or naphthyl radical, the alkenyl radical is a vinyl, alkyl and / or isopropenyl radical and / or the cycloalkenyl radical is a 2-cyclopentenyl radical. and / or cyclohexenyl radical. In general, this substitution of the alkyl and cycloalkyl radicals should be less than 10 mole%, especially less than about 5 mole%.
Eine entsprechende Substitution gibt es auch für die Terephthalsäure und/oder das Terephthalsäurederivat der erfindungsgemäßen Polyester. Diese können in Einzelfällen ganz oder teilweise durch den Block einer anderen Dicarbonsäure substituiert sein, insbesondere durch Isophthalsäure, Naphthalin-2,6-dicarbonsäure, Hexamethylen-1,6-dicarbonsäure und oder Tetramethylen-1,4-dicarbonsäure. Im Allgemeinen wird es jedoch bevorzugt, dass weniger als etwa 10 Mol% der Terephthalsäure und/oder der Terephthalsäurederivate durch eine andere Dicarbonsäure substituiert sind, insbesondere weniger als etwa 5 Mol%.A appropriate substitution also exists for terephthalic acid and / or the terephthalic acid derivative the polyester according to the invention. these can in individual cases wholly or partially substituted by the block of another dicarboxylic acid in particular by isophthalic acid, naphthalene-2,6-dicarboxylic acid, hexamethylene-1,6-dicarboxylic acid and or tetramethylene-1,4-dicarboxylic acid. In general, however, it is preferred that less than about 10 Mole% of terephthalic acid and / or the terephthalic acid derivatives another dicarboxylic acid substituted, in particular less than about 5 mol%.
Bei der Auswahl der Terephthalsäurederivate unterliegt die Erfindung keiner wesentlichen Einschränkung. Es handelt sich hier insbesondere um einfache Ester, wie beispielsweise einen Terephthalsäuredimethylester.at the selection of terephthalic acid derivatives the invention is not subject to any significant restriction. It These are in particular simple esters, such as a terephthalic acid dimethyl ester.
Die erfindungsgemäßen Polyester zeichnen sich durch einen vergleichsweise niedrigen Schmelzpunktbereich von etwa 145 bis 275°C aus. Ein Überschreiten des Schmelzpunktes von 275°C bedeutet ein hohe Anzahl von Neben- und Abbauprodukten, die zu einer Qualitätseinbuße führen, während ein Unterschreiten des Schmelzpunktes von 145°C zur Folge hat, dass die Polyester bei der Weiterverarbeitung bei den üblichen erhöhten Temperaturen nicht mehr hinlänglich formstabil sind. Besonders vorteilhaft ist der Schmelzpunktbereich von 155 bis 255, während der Bereich von 190 bis 250°C ganz besonders bevorzugt ist. Durch den gesenkten Schmelzpunkt treten unerwünschte Neben- und Abbaureaktionen in vermindertem Umfang auf. Zudem werden die Energiekosten gesenkt.The polyester according to the invention are characterized by a comparatively low melting point range from about 145 to 275 ° C out. A crossing the melting point of 275 ° C. means a high number of by-products and degradation products, resulting in a Quality loss lead during a Falling below the melting point of 145 ° C has the consequence that the polyester during further processing at the usual elevated temperatures no longer adequately are dimensionally stable. Particularly advantageous is the melting point range from 155 to 255 while the range of 190 to 250 ° C is very particularly preferred. Pass through the lowered melting point undesirable Subsidiary and degradation reactions to a reduced extent. In addition, will be reduced energy costs.
In einer gewissen Korrelation zu dem vorteilhaften Schmelzpunkt steht die intrinsische Viskosität der erfindungsgemäßen Polyester nach DIN 35728 von etwa 0,5 bis 0,7 dl/g, insbesondere von etwa 0,55 bis 0,65 dl/g. Ein Unterschreiten des Wertes von etwa 0,5 dl/g bedeutet eine Verschlechterung der Verarbeitbarkeit zu Fasern und Formteilen, während ein Überschreiten von 0,7 dl/g dazu führt, dass die Nachteile bei der Verarbeitbarkeit zu Fasern und Formteilen ebenfalls aufttreten.In a certain correlation to the advantageous melting point the intrinsic viscosity the polyester according to the invention according to DIN 35728 of about 0.5 to 0.7 dl / g, in particular of about 0.55 to 0.65 dl / g. Below the value of about 0.5 dl / g means a deterioration of the processability into fibers and Moldings while a crossing of 0.7 dl / g that the disadvantages in the processability to fibers and moldings also occur.
Die oben gemachten Ausführungen zum Schmelzpunkt und der Viskosität führen zu nachhaltigen Vorteilen unter folgenden Gesichtspunkten: Zunächst erfolgt mit Vorteil die Polykondensation in der Schmelze. Es kann auch eine Nachkondensation in der Schmelze im festen Zustand oder durch eine gezielte Reaktion mit Kettenverlängerern begünstigend sein.The statements made above the melting point and the viscosity lead to sustainable benefits from the following points of view: First, with advantage the Polycondensation in the melt. It can also be a postcondensation in the melt in the solid state or by a specific reaction with chain extenders favoring be.
Die erfindungsgemäßen Polyester unterliegen bei ihrer Herstellung keinen wesentlichen verfahrenstechnischen Einschränkungen. Grundsätzlich werden demnach in üblicher Weise, vorzugsweise in der Schmelze, Terephthalsäure und/oder Terephthalsäurederivaten sowie zweiwertige Alkohole bzw. Diole in Form von (I) Ethylengylkol, Propan-1,3-diol und/oder Butan-1,4-diol sowie (II) der oder den jeweiligen Alkan-1,2-diole bei erhöhter Temperatur umgesetzt, insbesondere bei einer Temperatur von etwa 180 bis 290 °C. Ein Überschreiten des Wertes von 290°C bei der Herstellung könnte dazu führen, dass dennoch unerwünschte Abbaureaktionen stattfinden und diese die Qualität des aus dem erfindungsgemäßen Polyester hergestellten Erzeugnisses beeinträchtigen. Ein Unterschreiten von etwa 180°C würde dazu führen, dass die Polyester bei den Anwendungstemperaturen nicht mehr formstabil sind. Daher ist es bevorzugt, wenn die Umsetzung der Ausgangsmaterialien zwischen etwa 220 bis 270°C erfolgt.The polyesters of the invention are not subject to any significant procedural limitations in their preparation. In principle, therefore, in the usual way, preferably in the melt, terephthalic acid and / or terephthalic acid derivatives and dihydric alcohols or diols in the form of (I) ethylene glycol, propane-1,3-diol and / or butane-1,4-diol and (II) of the respective alkane-1,2-diols reacted at elevated temperature, in particular at a temperature of about 180 up to 290 ° C. Exceeding the value of 290 ° C. during production could lead to unwanted degradation reactions taking place and adversely affecting the quality of the product made from the polyester according to the invention. A drop below about 180 ° C would cause the polyester at the application temperatures are no longer dimensionally stable. Therefore, it is preferred that the reaction of the starting materials is between about 220 to 270 ° C.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann diskontinuierlich, so in einem Batchreaktor, oder auch kontinuierlich geführt werden. Die kontinuierliche Verfahrensführung wird bevorzugt. Dabei wird zweckmäßigerweise eine Rührkesselkaskade oder ein Ringscheibenreaktor herangezogen.The inventive method can be batchwise, so in a batch reactor, or else continuously guided become. The continuous process is preferred. there is expediently a stirred tank cascade or a ring disk reactor used.
Die Polykondensation, die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens abläuft, kann vielfältig ausgestaltet sein. So können beispielsweise verschiedene Additive einbezogen werden, wie insbesondere Kettenverlängerer. Kettenverlängerer in Form von Bis-2-oxazolinen und/oder Bis-acyllactamaten sind besonders bevorzugt.The Polycondensation, which in carrying out the method according to the invention expires can be varied be designed. So can For example, various additives are included, such as in particular Chain. chain in the form of bis-2-oxazolines and / or bis-acyl lactamates are especially prefers.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Polyester erweisen sich nicht nur bei deren Herstellung, indem das Herstellungsverfahren sehr ökonomisch geführt werden kann, sondern insbesondere bei den daraus hergestellten Formlingen. Dabei handelt es sich insbesondere um Fasern und Filamente, die durch Schmelzverspinnen gewonnen werden. Gleichermaßen von Vorteil ist es, die erfindungsgemäßen Polyester nach dem Spritzgussverfahren zu Folien, Flaschen oder anderen Formteilen zu verarbeiten. Der Schmelzspinnprozess zur Herstellung von Fasern oder Filamenten aus erfindungsgemäßen Polyestern wird vorzugsweise in dem Temperaturbereich von 220 bis 285°C, ganz besonders bevorzugt in dem Bereich von 245 bis 270°C durchgeführt.The Advantages of the polyester according to the invention prove not only in their manufacture by the manufacturing process very economical guided can be, but especially in the moldings produced therefrom. These are in particular fibers and filaments, the be obtained by melt spinning. Equally from Advantage is the polyester according to the invention by injection molding to process films, bottles or other molded parts. Of the Melt spinning process for the production of fibers or filaments polyesters according to the invention is preferably in the temperature range of 220 to 285 ° C, especially preferably in the range of 245 to 270 ° C.
Es werden demzufolge durch die erfindungsgemäße Verwendungslehre vorteilhafte Formlinge gewonnen, insbesondere in Form von Fasern oder Filamenten, die der vorliegenden Erfindung zuzuordnen sind. Die nach dem Schmelzspinnprozess erhaltenen Fasern können zu einem hochwertigen Vlies verarbeitet werden. Dies erfolgt beispielsweise durch ein Luftstromverfahren oder durch Spinnen im elektrischen Feld.It are therefore advantageous by the use of the invention Molded articles, in particular in the form of fibers or filaments, attributable to the present invention. The after the melt spinning process obtained fibers can to be processed into a high-quality fleece. This is done, for example by an air flow method or by spinning in the electric Field.
Zur weitergehenden Erläuterung der Erfindung ist Folgendes vorzutragen: Die angesprochene Kombination von Diolen aus den zwei Gruppen (I) und (II) war bisher im Stand der Technik für die Herstellung von Polyestern der bezeichneten Art, insbesondere zur Herstellung von Fasern, nicht in Betracht gezogen worden. Die erfindungsgemäße Auswahl im Zusammenhang mit Terephthalsäure und/oder Terephthalsäurederivaten im Rahmen einer Polykondensation zur Bildung der Polyester führt zu weiteren überraschenden Vorteilen. Die Polyester können durch gezielte Reaktionsführung, insbesondere durch exakte Temperatureinhaltung und durch die Wahl der Ausgangsmaterialien ohne nennenswerte Mengen uner wünschter Nebenerzeugnisse kostengünstig produziert werden. Dies kann diskontinuierlich aber auch kontinuierlich erfolgen, indem die Veresterung der Diolkomponenten mit der Terephthalsäure bzw. deren Derivaten, insbesondere durch Umesterung mit einem Dimethylester der Terephthalsäure, durchgeführt wird. Die angesprochenen Diole aus den zwei Gruppen können bei der Synthese direkt eingesetzt werden.to further explanation The following is to be said of the invention: The mentioned combination of diols from the two groups (I) and (II) was so far in the state the technology for the production of polyesters of the type specified, in particular for making fibers, not considered. The Selection according to the invention related to terephthalic acid and / or terephthalic acid derivatives in A polycondensation to form the polyester leads to further surprising Benefits. The polyesters can through targeted reaction, in particular by exact temperature maintenance and by the choice the starting materials without significant amounts uner wished By-products cost-effective to be produced. This can be discontinuous but also continuous take place by the esterification of the diol components with the terephthalic acid or their derivatives, in particular by transesterification with a dimethyl ester terephthalic acid, carried out becomes. The addressed diols from the two groups can at be used directly in the synthesis.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Polyesters bzw. deren Eignung zur Verbesserung der Eigenschaften schmelzgesponnener Polyester-Filamente bzw. Fasern bzw. der Garne hieraus war in der Fachwelt nicht bekannt. So war es dem Stand der Technik nicht entnehmbar, dass sich bei hohen Aufspulgeschwindigkeiten eine Erniedrigung des Kristallisationsgrades der Polyester-Filamentgarne erzielen lässt.The Use of the polyester according to the invention or their suitability for improving the properties of melt-spun Polyester filaments or fibers or the yarns thereof was in the Professional world unknown. So it was the state of the art not removable, that at high winding speeds, a lowering of the Crystallization degree of the polyester filament yarns can be achieved.
Die erfindungsgemäß herangezogenen Alkan-1,2-diole als Comonomere sind leicht und kostengünstig verfügbar. Der erfindungsgemäße Polyester kann bei wesentlich niedrigeren Temperaturen als das reine Polyethylenterephthalat hergestellt werden. Hierbei erweist sich die Verarbeitbarkeit mit niedrigerer Temperatur aufgrund der erniedrigten Schmelztemperaturen der Polyester als besonders vorteilhaft. Die Polyester sind vorzüglich für das Schmelzspinnen bei hohen Aufspulgeschwindigkeiten geeignet. Es lassen sich auf diese Weise schnellgesponnene POY-Garne herstellen, die sich durch eine wesentlich niedrigere Kristallinität auszeichnen. Die aus den erfindungsgemäßen Polyestern erhaltenen Garne sind bestens für die Weiterverarbeitung geeignet.The used in the invention Alkane-1,2-diols as comonomers are readily and inexpensively available. Of the inventive polyester can at much lower temperatures than the pure polyethylene terephthalate getting produced. This proves the workability with lower temperature due to the lowered melting temperatures the polyester as particularly advantageous. The polyesters are excellent for melt spinning suitable for high winding speeds. It can be opened make this way fast-spinning POY yarns that are characterized by a Significantly lower crystallinity. The from the polyesters according to the invention Yarns obtained are perfect for suitable for further processing.
Von besonderem Interesse ist die Erfindung in ihrer Verwertung bei der Verwendung zur Produktionssteigerung bei unveränderter Faserqualität und verbesserten Weiterverarbeitungseigenschaften von Polyethylenterephthalat-POY. Als besonders überraschend ist es zu bewerten, dass die erfindungsgemäßen Polyester einfach und wirtschaftlich zu vorteilhaften Fasern durch ein Schmelzverspinnen verarbeitet werden können. Dieser Vorteil resultiert insbesondere daraus, dass sie gegenüber dem reinen Polyethylenterephthalat eine erniedrigte Schmelztemperatur aufweisen, so dass die Herstellung der Polyester und der über einen Schmelzspinnprozess hergestellten Fasern bzw. Filamente bei geringerer Temperatur erfolgen kann und somit durch geringere Anteile an Neben-/Abbauprodukten sowie durch niedrigere Energiekosten gekennzeichnet ist.Of particular interest is the invention in its use in the production to increase production with unchanged fiber quality and improved processing properties of polyethylene terephthalate POY. It is particularly surprising to assess that the polyesters of the invention can be easily and economically processed into advantageous fibers by melt spinning. This advantage results in particular from the fact that they have a reduced melting temperature compared to pure polyethylene terephthalate, so that the production of the polyester and the fibers or filaments produced by a melt spinning process can be carried out at a lower temperature and thus by lower proportions of by / degradation products and by lower energy costs is characterized.
Es hat sich darüber hinaus gezeigt, dass bei der Faser-Herstellung anhand der erfindungsgemäßen Polyester weitere Vorteile auftreten, insbesondere bei der POY-Faserherstellung. Hierbei kann mit sehr hoher Aufspulgeschwindigkeit gearbeitet werden, insbesondere mit einer Aufspulgeschwindigkeit von 3000 bis 10000 m/min, insbesondere zwischen etwa 3500 und 6000 m/min. Aus den hohen Aufspulgeschwindigkeiten resultiert eine erhöhte Produktivität. Zudem kann das Potential der Entwicklungen auf dem Maschinenbausektor der letzten Jahre ausgeschöpft werden.It has about it In addition, it has been shown that in fiber production using the polyesters according to the invention Further advantages occur, especially in POY fiber production. This can be done with very high winding speed, in particular with a winding speed of 3000 to 10,000 m / min, in particular between about 3500 and 6000 m / min. From the high Winding speeds result in increased productivity. moreover can the potential of developments in the engineering sector exhausted in recent years become.
Durch die erfindungsgemäße Modifizierung eines Polyesters wird der Schrumpfwert der daraus hergestellten Fasern, die bei hohen Aufspulgeschwindigkeiten hergestellt werden, nach den praktischen Anforderungen erhöht. Zudem zeigen die Polyesterfasern bereits bei einer Färbetemperatur von etwa 100°C eine verbesserte Farbstoffaufnahme beim Färben. Die erfindungsgemäßen Fasern können einer Weiterverarbeitung unterzogen werden, so beispielsweise zu einem hochwertigen Vlies.By the modification according to the invention of a polyester becomes the shrinkage value of those made therefrom Fibers produced at high winding speeds, increased according to the practical requirements. In addition, the polyester fibers already at a dyeing temperature from about 100 ° C an improved dye absorption during dyeing. The fibers of the invention can be subjected to further processing, such as to a high quality fleece.
Es erweist sich somit, dass die Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen gegenüber den Vergleichsprodukten des Standes der Technik erhebliche Vorteile bietet. Das nachfolgende Beispiel soll die Erfindung weitergehend erläutern:It thus proves that the invention in its various embodiments across from the comparative products of the prior art considerable advantages offers. The following example is intended to further the invention explain:
Beispiel: Modifizierung mit 10 Mol-% Butan-1,2-diolExample: Modification with 10 mol% butane-1,2-diol
12.126 g Dimethylterephthalat (62,44 mol), 7.848,8 g Ethylenglykol (126,45 mol) und 1.266,22 g Butan-1,2-diol werden in einem 20 l Edelstahlreaktor unter Katalyse von Mn(OAc)2·4H2O konventionell unter Methanolabspaltung umgeestert und der entstandene Copolyester unter Katalyse von Sb2O3 zu dem Copolyester polykondensiert. Die Durchführung der Reaktion kann hierbei bei 260°C erfolgen.12,126 g of dimethyl terephthalate (62.44 mol), 7,848.8 g of ethylene glycol (126.45 mol) and 1,266.22 g of butane-1,2-diol are dissolved in a 20 l stainless steel reactor catalysed by Mn (OAc) 2 .4H 2 O conventionally transesterified with elimination of methanol and the resulting copolyester polycondensed under catalysis of Sb 2 O 3 to the copolyester. The reaction can be carried out at 260 ° C.
DSC-Messungen erfolgen in einem Temperaturbereich von 30 bis 300°C mit einer Heizrate von 10 K/min unter Stickstoffatmosphäre.DSC measurements take place in a temperature range of 30 to 300 ° C with a Heating rate of 10 K / min under nitrogen atmosphere.
Die Polyester werden konventionell nach dem Schmelzspinnverfahren zu Fasern versponnen. Es zeigt sich eine sehr gute Spinnbarkeit im Bereich 3000 bis 6000 m/min.The Polyesters are conventionally added by the melt spinning process Spun fibers. It shows a very good spinnability in the Range 3000 to 6000 m / min.
Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt den Einfluss der Modifizierung auf die Schmelztemperatur und die Spinntemperatur.The Table 1 below shows the effect of the modification the melting temperature and the spinning temperature.
Tabelle 1: Table 1:
Über Dichtemessungen in einer Dichtegradientensäule aus n-Heptan und Tetrachlormethan wird der Kristallisationsgrad der Fasern bestimmt. Bei den Fasern wird das Schrumpfverhalten in kochendem Wasser (Kochschrumpf) bestimmt. In einem ausgewählten Beispiel sind in Tabelle 2 der Kristallisationsgrad und das Schrumpfverhalten für die mit 5000 m/min ersponnenen Fasern dargestellt.About density measurements in a density gradient column from n-heptane and carbon tetrachloride, the degree of crystallinity the fibers determined. In the case of the fibers, the shrinkage behavior becomes boiling water (boiling shrinkage) determined. In a selected example in Table 2, the degree of crystallization and the shrinkage behavior are for the shown at 5000 m / min spun fibers.
Tabelle 2: Table 2:
Die Fasern werden auf 25% Restdehnung verstreckt. Aus den verstreckten Fasern werden an einer Strickmaschine textile Flächengebilde hergestellt. An den Gestri cken werden in einer HT-Färbeapparatur Färbeversuche bei 100°C und 130°C durchgeführt. Anschließend wird der K/S-Wert bestimmt, welcher ein Maß für die Farbstoffaufnahme des Gestricks ist. In Tabelle 3 sind die K/S-Werte dargestellt: Tabelle 3: The fibers are stretched to 25% residual elongation. The stretched fibers are used to make textile fabrics on a knitting machine. Dyeing tests at 100 ° C. and 130 ° C. are carried out on the rods in an HT dyeing apparatus. Subsequently, the K / S value is determined, which is a measure of the dye absorption of the knitted fabric. Table 3 shows the K / S values: TABLE 3
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