DE1494635B

DE1494635B - Verfahren zur Herstellung von Faden aus einem Polymerengemisch

Info

Publication number: DE1494635B
Authority: DE
Inventors: Osamu Hayanami Hiroshi Kurashiki Fukushima (Japan) A61b 17 36
Original assignee: Kurashiki Rayon Co Ltd , Kurashi ki (Japan)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fäden aus einem Gemisch aus Polyamid und einer polymeren cyclischen Vinylverbindung oder aus einem Hohlräume aufweisenden Polyamid durch Schmelzverspinnen des Polymerisatgemisches und Verstrecken der erhaltenen Fäden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Gemisch aus A) einem Homo- oder Mischpolyamid oder einem hauptsächlich Polyamideinheiten enthaltenden Mischpolykondensat (A-PoIymeres) und B) einer polymeren cyclischen Vinylverbindung oder einem im wesentlichen eine cyclische Vinylverbindung enthaltenden Mischpolymerisat (B-Polymeres) bei einer Temperatur zwischen 230 und 310° C schmelzverspinnt und im Falle der Herstellung von Hohlräume aufweisenden Polyamidfäden aus den beim Schmelzspinnen erhaltenen Fäden vor oder nach dem Strecken durch Behandeln mit einem das B-Polymere lösenden Lösungsmittel, das jedoch ein Nichtlösungsmittel für das Α-Polymere ist, das B-Polymere herauslöst und entfernt.

Hauptziel der Erfindung ist die Verbesserung des Young-Moduls von Mischfäden sowie die Herstellung der erfindungsgemäß gewünschten Mischfäden in sehr stabilem Zustand unter Zugrundelegung von besonderen Herstellungsbedingungen und die Schaffung hohler Fäden.

Es ist bereits gut bekannt, daß Polyamidkondensate ausgezeichnete physikalische Eigenschaften haben. Ungünstig ist jedoch, daß sie einen niedrigen Young-Modul haben, insbesondere in warmem Wasser (40 bis 50° C). Bekanntlich sind sie wegen ihres niedrigen Young-Moduls und anderer ausgezeichneter physikalischer Eigenschaften gut für die Strumpfherstellung geeignet.

Andererseits ist die Verwendungsmöglichkeit entsprechend der Tatsache begrenzt, daß sie nicht so einen Young-Modul aufweisen wie Polyesterfäden und daß sie vergleichsweise hygroskopisch sind, so daß sie für Textilien nicht knitterarm genug sind. Insbesondere haben sie nach dem Waschen und Plissieren keine ausreichende Knitterschutzeigenschaften. Darüber hinaus wurden in letzter Zeit Untersuchungen über die Herabsetzung der Herstellungskosten von Hochmolekularen des Polyamidsystems angestellt, die unter anderem zu dem »Snir-Verfahren« und dem Photoenergieverfahren geführt haben, so daß die Senkung der Herstellungskosten für hochmolekulare Polyamide ein technisch wichtiges Problem geworden ist.

Wenn der Young-Modul für aus Α-Kondensat erhaltene Fäden und gleichzeitig die Knitterbeständigkeit, vor allem nach dem Waschen, erheblich verbessert und darüber hinaus die Herstellungskosten für diese Hochmolekularen gesenkt werden können, so ergibt sich daraus eine Entwicklung, die weit über das bisher Erreichte hinausgeht.

Nach zahlreichen Untersuchungen über die Ausschaltung dieser Schwierigkeiten wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß aus einem Mischpolymerisat aus Α-Kondensat und B-Polymerisat bestehende Fäden das erwähnte Problem vollständig lösen und daß außerdem noch ein überaus einfaches Verfahren ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird das B-Polymerisat, das gegenüber den Hochmolekularen des Polaymidsystems an sich vergleichsweise spröde und zur Faserherstellung ungeeignet ist, mindestens zu 5°/₀ dem A-Kondensat

ίο beigemischt, wonach die Mischung in Luft oder in ein Fällbad gepreßt wird. Die entstehenden Fäden sind gegenüber Fäden aus Α-Kondensat allein hinsichtlich des Young-Moduls und ihrer Knitterbeständigkeit deutlich verbessert. Darüber hinaus liegen ihre Her-Stellungskosten etwa 5 bis 10°/₀ unter den für Fäden aus Α-Kondensat allein. Außerdem weisen sie sämtliche günstigen Eigenschaften des Α-Kondensates auf, so daß eine Reihe von wesentlichen Vorteilen gegeben ist. Die beiden hochmolekularen Stoffe können jedoch nicht nur einfach miteinander vermischt werden. Es müssen vielmehr verschiedene Grundbedingungen erfüllt sein: Eine der beiden miteinander zu vermischenden hochmolekularen Substanzen muß einen sehr hohen Young-Modul aufweisen und hydrophob sein.

Weiterhin müssen beide hochmolekularen Stoffe im geschmolzenen Zustand vergleichsweise stabil sein, damit keine plötzlichen Zersetzungen verursacht werden. Schließlich müssen sie noch sehr gut miteinander mischbar sein. Eine weitere Grundbedingung ist auch, daß die Spinnlösung stabil ist und daß beim Strecken der Fäden nach dem Spinnen die Strecktemperatur der beiden Substanzen annähernd gleich ist, ferner darf die Kristallisation des Α-Kondensates nicht gestört werden. Durch die Erfindung werden die beschriebenen Bedingungen erfüllt, so daß alle Vorteile dieser Bedingungen voll zum Vorschein kommen. Das Mischen von Α-Kondensat und B-Polymerisat nach der Erfindung kann auf verschiedenem Wege erfolgen. Beispielsweise können beide Stoffe oder auch nur einer von ihnen in feinverteiltem Zustand miteinander vermischt werden, oder es werden Flocken aus ihnen hergestellt und zu Körpern gewünschter Form verformt. Beide Hochmolekularen können auch in geschmolzenem Zustand miteinander vermischt und verformt werden.

Andererseits ist es jedoch zur Erreichung gut gemischter Fäden durch stabiles Spinnen unter Verwendung einer Mehrlochdüse notwendig, die Temperatur in der Nähe der Düse auf 200 bis 310° C zu halten und auch die Temperatur im Ziehbereich unterhalb der Düse einzustellen, d. h., es wurde gefunden, daß es äußerst günstig für das Spinnen von Mischfäden nach der Erfindung ist, die Temperatur im Ziehbe-. reich um mehr als 10° C, vorzugsweise 20° C, niedriger als in üblichen Fällen zu halten, bei denen die Temperatur nicht festgelegt ist. Die untere Grenze sollte dabei bei etwa Raumtemperatur (3O⁰C) liegen.

Tabelle 1
Temperatur im Ziehbereich (Entfernung von der Düsenfläche)

Temperaturmeßort im	1	(cm)	Ziehbereich	6
	170	2		90
0,5	150	150	3	70
175	110	120	125	38
160	90	85	100	40
114	80	65	66	30
110	55	46
89	35

Stabiles
Ziehverhältnis

Spinnstabilität

Ohne Verwendung einer Kühlkappe

Bei Verwendung einer Kühlkappe r
zur Einstellung der Temperatur I
im Ziehbereich (Bedingung nach |
der Erfindung) I

mehr als 40

instabil

instabil
stabil
sehr stabil sehr stabil

Unter der genannten Bedingung nach der Erfindung kann der Spinnprozeß sehr sicher und in demselben Ausmaß wie beispielsweise bsi dem Feinspinnverzug aus 6-Nylon allein durchgeführt werden. Um erfindungsgemäß eine noch auffallendere Wirkung zu erzielen, werden gemäß der Tabelle 1 an Hand eines Beispieles Mischflocken aus 55 Teilen 6-Nylon und 45 Teilen Polystyrol versponnen.

Die erfindungsgemäß erzislbare Wirkung wird aus der vorstehenden Tabelle deutlich, und es ist offensichtlich, daß nicht nur der Spinnprozeß durch Herabsetzung der Temperatur im Ziehbereich gleichmäßiger abläuft, sondern daß auch der Feinspinnverzug wesentlich verbessert wird.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Düse mit Luftkühlungskappe im Schnitt und

Fig. 2 A, 2 B und 2 C schematische Darstellung sn, die die Art der unterschiedlichen Richtungen der von der Kappe eingeblasenen Kühlluft zeigen.

Die Einstellung der Temperatur im Zishbereich nach der Erfindung kann auf verschiedene Weise geschehen. Eine Ausführungsart ist in F i g. 1 gezeigt, wobei 1 eine Düse mit 100 Löchern von beispielsweise 0,2 mm Durchmesser, 2 den Ziehbereich, 3 eine Kühlkappe, 4 ein Zuleitungsrohr für Kühlluft von beispielsweise 25° C und 5 den Tempsraturmeßort (Tab. 1) darstellt. Luft oder inerter Dampf können durch das Zuleitungsrohr 4 in die perforierte Kappe 3 geführt und zur Einstellung der Temperatur im Ziehbereich 2 in diesen eingespritzt werden. In anderen Beispielen kann Kühlwasser oder -flüssigkeit um das Äußere des Ziehbereiches kreisen.

Wenn zur Regulierung der Temperatur im Ziehbereich Luft oder inerter Dampf verwendet werden, kann dies auf verschiedene Weise geschehen, wie beispielsweise in Fig. 2A, 2B und 2C gezeigt, wobei die Strömungsrichtung des aus der Kühlkappe 3 austretenden Kühldampfes in Abhängigkeit vom Ziehbereich 2 der Düse 1 wechselt.

Das Strecken des Mischfadens nach der Erfindung .kann bei einer über dem Schmelzpunkt des B-Polymerisates liegenden Temperatur geschehen, denn für diesen Fall wurde gefunden, daß sehr viel bessere m> chanische Eigenschaften erzielt werden können. Die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften rührt nicht allein von dem Ansteigen des Anteiles an A-Kondensat entsprechend dem Ansteigen des Streckverhältnisses, sondern auch von dem Ansteigen des Anteiles an B-Polymerisat her.

Um den Mischfäden nach der Erfindung ausgezeichnete mechanische Eigenschaften zu verleihen, ist es notwendig, die Fäden bei einer Temperatur über 75° C und 5° C unter dem Schmelzpunkt des A-Kondensates mit einem Gesamtstreckenverhältnis von mehr als dreimal und weniger als zehnmal zu strecken. Insbesondere wenn das Strecken in zwei Stufen durchgeführt wird, sind die Fäden sehr viel besser hinsichtlich Transparenz, Lustre und physikalischen Eigenschaften (Zerreißfestigkeit, Young-Modul und Elastizität) gegenüber dem einfachen Strecken. Besonders günstig ist es, wenn die erste Streckstufe dieses Zweistufenstreckens bei 130 bis 195° C (um das 2- bis 6fache) und die zweite Stufe bei 195 bis 230° C (um das 0,2- bis 3fache) durchgeführt werden. Dieses Strecken Tcann in Luft, überhitztem Dampf oder anderem Dampf, Wasser, Glycerin, Polyäthylenglykol und anderen anorganischen oder organischen Flüssigkeiten oder deren Lösungen durchgeführt werden sowie in geschmolzenem Metall oder gehefteten Metallfiächen. Durch Verwendung dieser Medien kann das Strecken sogar in zwei oder mehr Stufen durchgeführt werden. Außerdem kann das Strecken ausgeführt werden, indem man vorher auf die Fäden eine organische oder anorganische Flüssigkeit oder deren Lösungen aufbringt. Erforlichenfalls können die Fäden anschließend einer Hitzebehandlung, einem Heißschrumpfen oder einem Schrumpfen in heißem Wasser unterzogen werden.

Es ist auch möglich, dem Gemisch nach der Erfindung ein Stabilisierungsmittel (Vergilbungsschutz), Gleitmittel oder Weichmacher (Lösungsmittel), Farbstoffe und Pigmente zuzusetzen.

Wenn die Mischfäden nach der Erfindung in ein Lösungsmittel für das B-Polymerisat, das ein Nichtlösungsmittel für das Α-Kondensat sein muß, zum Herauslösen und Entfernen des B-Polymerisates getaucht werden, können besondere Hohlfaden mit zahllosen feinen Höhlen erzielt werden. Die Entfernung des B-Polymerisates kann vor oder nach dem Strecken oder nach dem Ausbilden zu Formkörpern vorgenommen werden. Für die Extraktion des B-Polymerisates werden Lösungsmittel wie aromatische Verbindungen, Tetrahydrofuran, Dioxan, Chloroform, Äthylendichlororid verwendet. Erfindungsgemäß zu verwendende Polyamide sind 6-Nylon, 6-6-Nylon, 7-Nylon, 11-Nylon und dergleichen verschiedene Polyamide. Als Kokondensate mit Polyamid als Hauptkomponente können Ester, Äther und Harnstoffverbindungen mit einem Schmelzpunkt vorzugsweise über 160° C verwendet werden. Erfindungsgemäß zu verwendende B-Polymerisate sind Styrol, Vinyltoluol, Chlorstyrol, Dichlorstyrol, Acenaphthylen, oc-Methylstyrol allein oder deren Kopolymerisate oder Sulfonate oder Kopolymerisate der genannten cyclischen Vinylverbindungen wie Vinylchlorid, Acrylnitril, Styrol und Propylen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Beispielen näher erläutert.

B ei s p i e 1 1

55 Teile Polyamid (6-Nylon) und 45 Teile Polystyrol wurden vermischt und in eine schnell komprimierende Schneckenpresse gegeben, die zum Schmelzen des Gemisches auf 270° C erhitzt war. Dann wurde sie durch eine Düse mit 300 Löchern von 0,2 mm Durchmesser versponnen, wobei die Temperatur der Metallplatte 260° C und die Einbringmenge 400g/min betrugen. Die Temperaturen im Ziehbereich waren folgende:

Temperatur

im Ziehbereich (⁰C)

Temperaturmeßort (Abstand von der Düsenfläche in cm)

0,5 I 1 I 3 I 5 I .7.

60

55

In diesem Fall betrug die Fördergeschwindigkeit 1000 m/min, und die Spinnstabilität war, ähnlich wie in Tabelle 1 angegeben, sehr gut.

Beispiel2

Mischflocken aus 60 Teilen Polyamid (6-6-Nylon) und 40 Teilen Polystyrol wurden in eine auf 290⁰C erhitzte Schneckenpresse eingegeben, und nach Schmelzen und Mischen des Gemisches wurde dieses durch eine Düse mit 300 Löchern von 0,25 mm Durchmesser bei einer Spinntemperatur von 28O⁰C und einer Fördermenge von 300 g/min versponnen, wobei zur Erniedrigung der Temperatur gemäß der folgenden Tabelle Kühlluft in den Ziehbereich eingeblasen wurde.

Temperaturmeßort (Entfernung von der Düsenfläche in cm)

0,5 I 1 I 3 I 5 I 7

Maximale
Fördergeschwindigkeit

Temperatur im nicht gekühlten Ziehbereich (° C) Temperaturen im gekühlten Ziehbereich (⁰C)

205 110 170
100

140
80

120
60

90

45

200 m/min, instabil
700 m/min

20

Aus den vorstehenden Tabellen wird deutlich, daß die Erniedrigung der Temperatur im Ziehbereich durch Kühlung die Ziehfähigkeit stark beeinflußt und eine sehr gute Spinnstabilität gewährleistet.

Beispiel 3

Ein durch Schmelzen und Mischen von 6 Teilen Polystyrol und 5 Teilen 6-Nylon in einer Schneckenpresse gesponnener Faden wurde in heißer Luft von 205° C um das 4,Sfache gestreckt, wonach der Faden eine TrockenzerreiEfestigkeit von 3,5 g/d, eine Trockendehnbarkeit von 40°/₀ und einen Young-Modul von 40 g/d zeigte.

B ei spi el 4

Ein Mischfaden aus 50 Teilen 6-Nylon und 50 Teilen Polystyrol (Polymerisationsgrad 2600) wurde in Luft von 160⁰C um 300 °/₀ und dann in Luft von 210⁰C um 60°/₀ gestreckt. Der so erhaltene Mischfaden zeigte sehr gute Transparenz, eine Zerreißfestigkeit von 6,2 g/d, eine Dehnbarkeit von 18,5 % und einen Ycung-Mcdul von 55 g/d.

Be ispiel 5

Ein Mischfaden aus 60 Teilen 6-6-Nylon und 40 Teilen Polystyrol (Polymerisationsgrad 25C0) wurde in Luft von 150⁰C um 250 % und dann in Luft von 205° C um ICO °/₀ gestreckt. Danach hatte der Faden eine sehr gute Transparenz und eine Zerreißfestigkeit von 60 g/d, eine Dehnbarkeit von 20% und einen Young-Modul von 60 g/d.

Beispiel6

60 Teile 6-Nylon-Flocken und 40 Teile Vinyltoluolflocken wurden vermischt und in eine Schneckenpresse von 60 mm Durchmesser zum Schmelzen und ■■ Mischen bei 2S0°C eingegeben und durch eine Düse mit 40 Löchern von 0,3 mm Durchmesser in Luft gesponnen. Die Fäden wurden mit einer Geschwindigkeit von 600 m/min aufgewickelt und in Luft von 200° C um das 5fache gestreckt, wonach sie eine Zerreißfestigkeit von 3,5 g/d und eine Dehnbarkeit von 20% aufwiesen. ^:

j , Beispiel 7

' Die gemäß Beispiel 5 erhaltenen Fäden wurden in Benzol von 75° C für 1 Stunde getaucht, wobei das Polystyrol in den Fäden fast vollständig herausgelöst.

•und entfernt wurde. Danach hatten die Fäden zahllose -feine Höhlen mit kreisrundem Querschnitt, ohne daß sich der Querschnitt des Fadens veränderte. Die Porosität betrug 38 %, die Trockenfestigkeit 6,5 g/d und die Trockendehnbarkeit 27%.

Beispiel 8

Ein Gemisch aus 50 Teilen 6-Nylon, 45 Teilen Polystyrol und 5 Teilen Weichmacher wurde in eine Schneckenpresse von 40 mm Durchmesser zum Schmelzen und Mischen bei 28O⁰C eingegeben und durch eine Düse mit 40 Löchern von 0,3 mm Durchmesser in Luft versponnen. Die Fäden wurden mit einer Geschwindigkeit von 8C0 m/min aufgewickelt. Danach wurden sie bei 2CO⁰C um das 5fache gestreckt und zu Fasern (rundum web) von 5 cm Länge geschnitten. Diese wurden mit Dimethylsulfoxyd imprägniert und bei 12O⁰C heißgepreßt und dann in Toluol von SO⁰C für 1 Stunde getaucht, um das Polystyrol herauszulösen. Es wurde ein silberweißer, weicher und haltbarer lederartiger Bogen erhalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Fäden, bestehend aus einem Gemisch aus Polyamid und einer polymeren cyclischen Vinylverbindung oder aus einem Hohlräume aufweisenden Polyamid durch Schmelzverspinnen des Polymerisatgemisches und Verstrecken der erhaltenen Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus A) einem Homo- oder Mischpolyamid oder einem hauptsächlich Polyamideinheiten enthaltenden Mischpolykondensat (A-Polymeres) und B) einer polymeren cyclischen Vinylverbindung oder einem im wesentlichen eine cyclische Vinylverbindung enthaltenden Mischpolymeriast (B-Polymeres) bei einer Temperatur zwischen 230 und 310⁰C schmelzverspinnt und im Falle der Herstellung von Hohlräume aufweisenden Polyamidfäden aus den beim Schmelzspinnen erhaltenen Fäden vor oder nach dem Strecken durch Behandeln mit einem das B-Polymere lösenden Lösungsmittel, das jedoch ein Nichtlösungsmittel für das A-PoIymere ist, das B-Polymere herauslöst und entfernt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Schmelzspinnen die Temperatur im Ziehbereich (Bereich, den die Fäden etwa 10 cm von der Düsenaustrittsfläche entfernt passieren) durch Kühlen so einstellt, daß sie um mindestens 10⁰C unter der in Abwesenheit einer Temperaturregulierung sich einstellenden Temperatur, minimal jedoch etwa bei Raumtemperatur (3O⁰C) liegt.

40

45

55

6o

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fäden bei einer Temperatur über 95⁰C und 5° C unter dem Schmelzpunkt des Α-Polymeren um mindestens das 3fache und höchstens das lOfache streckt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fäden in einer ersten Stufe bei 130 bis 195° C um das 2- bis 6fache und dann in einer zweiten Stufe bei 200 bis 23O⁰C um das 0,2- bis 3fache streckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen