DE1291052B - Verfahren zum Herstellen von Polyesterfaeden mit Hohlraeumen - Google Patents

Description

Bisher bekannte Verfahren zur Herstellung synthetischer Fäden mit Hohlräumen bestehen hauptsächlich darin, daß Spinndüsen besonderer Bauweise verwendet werden oder daß ein Fällmechanismus od. dgl. angewendet wird, wobei Fäden mit einem Luftspalt im Inneren entstehen.

Hauptaufgabe der Erfindung ist dagegen die Schaffung besonderer Polyesterfäden, die eine unendlich große Zahl mikroskopisch feiner Hohlräume aufweisen und die sehr leicht und hervorragend wärmeisolierend wirken.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren zum Herstellen von Polyesterfäden mit Hohlräumen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man ein Polymerengemisch, bestehend aus einem durch Polykondensation einer zweibasischen Säure oder ihres Esters mit einem Glykol erhaltenen Polyester (Α-Material) und einer polymeren cyclischen Vinylverbindung oder einem im wesentlichen aus einer solchen bestehenden Kopolymerisat (B-Material), wobei die Menge an B-Material, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, 30 bis 60 Gewichtsprozent beträgt, nach dem Schmelzspinnverfahren zu Fäden verformt und die erhaltenen Fäden vor oder nach dem Strecken zur im wesentlichen vollständigen Extraktion des B-Materials aus ihnen mit einer Flüssigkeit behandelt, die ein Lösungsmittel für das B-Material und ein Nichtlösungsmittel für das Α-Material ist.

Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren sind besondere hohle Fäden erhältlich, die sich sowohl im Herstellungsverfahren als auch in der Struktur der Hohlräume grundlegend von den bisher bekannten unterscheiden. Erfindungsgemäß wurde nämlich festgestellt, daß die aus einem Α-Material und einem B-Material bestehenden gemischten Fäden besondere physikalische Eigenschaften aufweisen, wie sie bisher bei einem Polyestergarn nicht festgestellt werden konnten. Auch wurde gefunden, daß es bei der Herstellung der gemischten Fäden, insbesondere um ein stabiles Spinnen unter Verwendung einer Viellochspinndüse (mehr als 40 Löcher) zu erreichen, wünschenswert ist, die Temperatur in der Spinnziehzone in der Nähe der Düse zu regulieren. Außerdem wurden bei den erfindungsgemäß durchgeführten Untersuchungen über die Extraktion des B-Materials unter zahlreichen gemischten Fäden mit unterschiedlichem Mischungsverhältnis die folgenden Tatsachen festgestellt:

Wenn nämlich das B-Material aus Fäden mit unterschiedlichem Mischungsverhältnis mit einem Mittel, das ein Lösungsmittel für das B-Material und ein Nichtlösungsmittel für das Α-Material ist, extrahiert wird und mehr als 30% an B-Material beigemischt sind, besondere, sehr leichte Fäden mit zahllosen feinen Höhlen und einer Porosität von 26 und mehr Prozent erhalten werden können. Die »Porosität« bedeutet hier den Titer des extrahierten Fadens geteilt durch den Titer eines Fadens, der lediglich aus Α-Material bei gleicher Querschnittsfläche besteht.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll das folgende Beispiel dienen:

Durch Vermischen von Polyäthylenterephthalat und Polystyrol bei verschiedenen Mischungsverhältnissen hergestellte gemischte Flocken wurden durch eine Spinndüse mit 100 Löchern von je 0,2 mm Durchmesser zu Fäden mit verschiedenen Mischungsverhältnissen stranggepreßt. Die erhaltenen Fäden wurden dann nach Extrahieren und Entfernen des Polystyrols unter den nachfolgend aufgeführten Bedingungen in einem Luftbad bei 100⁰C um das 4fache und außerdem bei 140⁰C um das l,2fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt. Die Eigenschaften der auf diese Weise behandelten Fäden sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Extraktionsbedingung: Polystyrol wurde mit Benzol von 65⁰C wiederholt extrahiert.

Titer vor der Extraktion (den)

Titer nach der Extraktion (den)

Festigkeit nach der Extraktion (g/den)

Dehnbarkeit nach der Extraktion (%)

Porosität (%)

Querschnitt vor der Extraktion / Querschnitt
nach der Extraktion

5	10	B 20	eigemis* 30	chtes Pc 40	>lystyro 50	(%) 60
3,0 3,0	3,0 2,9	3,0 2,0	3,0 2,2	3,0 1,9	3,0 1,5	3,0 1,2
5,0 26 2	5,5 27 3	5,3 25 7	5,2 26 26	5,0 24 38	5,4 25 49	5,0 23 60
1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

mehr als 70

3,0

durch Extraktion ging der Faserzustand verloren

Wie aus der vorstehenden Tabelle entnommen werden kann, können sehr leicht besondere hohle Polyesterfäden mit einer Porosität bis zu 70% hergestellt werden.

Erfindungsgemäß hergestellte gemischt Fäden, die aus einem Gemisch von Polyester oder einem im wesentlichen aus Polyester bestehenden Kopolymerisat (Α-Material) und einer polymeren cyclischen Vinylverbindung oder einem im wesentlichen aus dieser bestehenden Kopolymerisat (B-Material) bestehen, können gegebenenfalls erst nach einer Weiterverarbeitung der Extraktionsbehandlung unterzogen werden. In diesem Fall werden z. B. die Fäden nach dem Spinnen und vor oder nach dem Strecken zu Werg oder Fasern gewünschter Länge zerschnitten, und daraus wird eine Schicht hergestellt, die entweder mit Hilfe von heißen Rollen oder mit heißen Platten oder auf anderem thermischem Wege heiß gepreßt und so unter Ausnutzung der Adhäsion verfestigt wird. Die so hergestellten Faserplatten oder anderen Formkörper werden dann in einem Lösungsmittel behandelt, das ein Lösungsmittel für das B-Material und ein Nichtlösungsmittel für das Α-Material ist, wobei das B-Material ganz oder teilweise extrahiert und entfernt wird. Auf diese Weise wird die Gewinnung besonderer hohler Polyesterformkörper mit im wesentlichen neuartigem Aussehen und Gefüge ermöglicht.

3 4

Die nach der Erfindung als Α-Material verwend- nieder- und hochmolekularen Stoffen ausgefüllt werbaren hochmolekularen Substanzen sind Polyester den. Hierfür sind beispielsweise Harnstoff, Formalin, oder kopolykondensierte Polyester von verschiedenen Urethan, Melamin oder niedermolekulare Verbinzweibasischen Säuren oder deren Estern und ver- düngen mit Polykondensierbarkeit wie Äthylenimin schiedenen Glykolen. Als Kopolykondensate, die im 5 und Siliciumtetrachlorid, oder niedermolekulare Vinylwesentlichen Polyester enthalten, können solche mit verbindungen wie Vinylchlorid, Acrylnitril, Vinyl-Ätherbindung, Amidbindung, Urethanbindung und acetat, Acrylsäure, Methacrylsäure, Methylmethacryl-Harnstoffbindung verwendet werden. säure und Vinylpyridin oder deren Polymerisate oder

Bei der Herstellung des Gemisches aus Α-Material Kopolymerisate, oder niedermolekulare Substanzen,

und B-Material ist es natürlich möglich, eine ge- ίο hochmolekulare Substanzen oder Emulsionen mit

mischte Schmelze aus A- und B-Material durch Ver- Polykondensierbarkeit, wie beispielsweise Emulsionen

mischen der niedermolekularen Verbindungen beider der genannten Polymeren oder deren Kopolymerisate

Materialien und Polymerisieren derselben zu erhalten. verwendbar. Nach dem Füllen der Höhlungen oder

Man kann auch eine der beiden Verbindungen in Zwischenräume kann durch Heißstrecken, durch

niedermolekularem Zustand der anderen Verbindung, *5 chemische oder Wärmebehandlung oder durch Be-

die schon als Polymerisat vorliegt, beimischen und strahlung ein Polymerisations- oder Schmelzverfahren

die niedermolekulare Substanz dann polymerisieren. durchgeführt werden.

Als A- und B-Materialien und deren niedermole- Auf diese Weise lassen sich bei den erfindungskulare Substanzen können folgende Stoffe verwendet gemäß hergestellten Fäden hervorragende Ausrüstungswerden: so effekte erzielen.

B-Material Beispiel 1

Polymerisate oder Kopolymerisate von Styrol. Gemischt geknetete Flocken aus 55 % Polyäthylen-

Vinyltoluol, «-Methylstyrol, Dimethylstyrol, «-Me- terephthalat und 45% Polystyrol wurden in eine

thyl-p-methylstyrol, Maleinsäureanhydrid und deren 25 Schneckenpresse von 40 mm Durchmesser eingegeben,

Kopolymerisate mit weniger als 20% Methylmeth- geschmolzen, bei 300⁰C vermischt und durch eine

acrylat, Acrylnitril oder deren Derivaten oder Diene Spinndüse mit 100 Löchern von je 0,25 mm Durch-

wie Vinylchlorid, Vinylacetat und Butadien. messer stranggepreßt, wobei der Strom des geschmolzenen Polymerisats durch Einblasen von Luft durch

A-Matenal _{30 ejne unterha}ib des Spinnkopfes befindliche Kappe

Verschiedene Gemische aus beliebigen zweibasischen abgekühlt wurde, und die erhaltenen Fäden mit einer Säuren oder deren Estern und beliebigen Glykolen Geschwindigkeit von 500 m/min aufgespult. Die oder Initialpolykondensaten oder ein Gemisch aus Fäden wurden dann für 1 Stunde zur nahezu voll-Initialpolykondensat zur Gewinnung von Kopoly- ständigen Extraktion und Entfernung des Polystyrols kondensaten, die Esterbindungen einschließlich Äther- 35 in Benzol von 6O⁰C eingetaucht. Der Eintauchbindungen, Amidbindungen, Urethanbindungen und behälter wurde in konstantem Strom mit Benzol geHarnstoff bindungen enthalten. speist, und die gleiche Menge an Benzol-Polystyrol-

Andererseits können als niedermolekulare Sub- Lösung wurde durch einen Destillationsturm geschickt

stanzen von B-Materialien Styrol, Vinyltoluol, Styrol- in dem das Polystyrol entfernt wurde; das gereinigte

chlorid, Styroldichlorid, a-Methylstyrol, p-oc-Methyl- 40 Benzol wurde in den Eintauchbehälter zurückgeleitet,

styrol, Hydroxyvinylstyrol und Maleinsäureanhydrid, Die Fäden, aus denen das Polystyrol extrahiert war,

beliebige Vinylverbindungen ohne cyclische Gruppe wurden in Luft von 100⁰C um das 4fache und bei

wie Methylmethacrylat, Vinylchlorid, Acrylnitril und 140°C nochmals um das l,2fache getreckt, dann ge-

Vinylacetat mit weniger als 20 % der obengenannten kräuselt und zu Stapelfaser zerschnitten. Die auf diese

Verbindungen verwendet werden. 45 Weise erhaltene Faser enthielt zahllose Mikrohöhlen,

Die gemischten hochmolekularen A- und B-Ma- während die Querschnittsfläche der einzelnen Faser

terialien werden vorzugsweise so versponnen, daß, die gleiche war wie vor der Extraktion des Polystyrols,

wenn die Anzahl der Löcher der Spinndüse mehr als Die Porosität betrug 43 %· Die Faser war sehr leicht

40 bis 50 beträgt, die Temperatur der Atmosphäre des und hatte eine Trockenreißfestigkeit von 5,0 g/den

Fadenweges innerhalb eines Bereiches bis zu 10 cm 5° und eine Trockendehnung von 23 %·
unter der Düsenaustrittsfläche um mindestens 10⁰C,

vorzugsweise mehr als 20⁰C, niedriger gehalten wird, Beispiel 2
als dies normalerweise der Fall ist.

Als Extraktionsmittel bei der erfindungsgemäßen Auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellte

Gewinnung der besonderen hohlen Polyesterfäden 55 Fäden wurden nach dem Spinnen auf Spulen ge-

bzw. der aus ihnen hergestellten Formkörper kann wickelt und für 40 Minuten zum fast vollständigen

ein Lösungsmittel für das B-Material, das ein Nicht- Extrahieren und Entfernen des Polystyrols in Toluol

lösungsmittel für das Α-Material ist, verwendet von 90⁰C getaucht. Toluol und Polystyrol wurden

werden. Beispielsweise kann ein temporäres Lösungs- auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise weiter-

mittel für die polymere cyclische Vinylverbindung, 60 behandelt. Die so extrahierten Fäden wurden in

wie eine aromatische Verbindung wie Benzol, Toluol, Wasser von 8O⁰C um das 4,5fache und in Wasser von

Xylol, oder ein Kohlenwasserstoff halogenid wie Äthy- 100⁰C nochmals um das l,2fache getreckt, wonach

lendichlorid, Chloroform, eine cyclische Ätherverbin- sie eine Trockenreißfestigkeit von 5,7 g/den und eine

dung wie Tetrahydrofuran, Dioxan, oder ein ge- Trockendehnung von 28% zeigten. Sie hatten einen

mischtes Lösungsmittel aus den genannten mit Ke- 65 kreisförmigen Querschnitt und zahllose Mikrohöhlen.

tonen oder Alkoholen u. dgl. verwendet werden. Die Größe der Querschnittsfläche wurde gegenüber

Die Mikrohohlräume der erfindungsgemäß her- vor der Extraktion nicht verändert. Die Porosität begestellten Polyesterfäden können mit polymerisierbaren trug 43 %·

i 291

Beispiel 3

Ein Gemisch aus 150 g Dimethylterephthalat, 150 g Äthylenglykol und Zinkacetat und Antimonoxyd als Katalysator wurde für 6 Stunden bei 190⁰C einem Stickstoffstrom ausgesetzt, wonach die Temperatur für 30 Minuten auf 260 bis 280⁰C erhöht wurde. Danach wurden dem Gemisch 35 Gewichtsprozent (bezogen auf Dimethylterephthalat) Polystyrol mit einem Polymerisationsgrad von 2500 zugesetzt, das für 1 Stunde unter allmählicher Druckverminderung erhitzt wurde. Dann wurde es für 6 Stunden unter einem Druck von weniger als 1 mm Hg erhitzt, wobei ein gemischter hochmolekularer Stoff mit einer Strukturviskosität von 0,55 (dl/g) (gemessen in 50: 50 Tetrachloräthan zu Phenol bei 30⁰C) erhalten wurde. Der auf diese Weise erhaltene gemischte hochmolekulare Stoff wurde auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise versponnen, und die dadurch erhaltenen Fäden wurden für 1 Stunde in Toluol von so 40°C getaucht und in Luft von 100⁰C um das 4facbe und dann nochmals bei 140⁰C um das l,2fache gestreckt. Es wurden Polyäthylenterephtbalatfäden mit einer Porosität von 20% erhalten.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen von Polyesterfäden mit Hohlräumen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polymerengemisch, bestehend aus einem durch Polykondensation einer zweibasischen Säure oder ihres Esters mit einem Glykol erhaltenen Polyester (Α-Material) und einer polymeren cyclischen Vinylverbindung oder einem im wesentlichen aus einer solchen bestehenden Kopolymerisat (B-Material), wobei die Menge an B-Material, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, 30 bis 60 Gewichtsprozent beträgt, nach dem Schmelzspinnverfahren zu Fäden verformt und die erhaltenen Fäden vor oder nach dem Strecken zur im wesentlichen vollständigen Extraktion des B-Materials aus ihnen mit einer Flüssigkeit behandelt, die ein Lösungsmittel für das B-Material und ein Nichtlösungsmittel für das Α-Material ist.