DE1494670A1 - Verfahren zur Erteilung einer molekularen Orientierung an aus Polyestern gebildete Faeden - Google Patents

Description

Dt. I. WlieANB MONCHiN 15, <*«» l6. JUtU 1<?64 MONCNIN NUISIAUMSTIAII11» DIPL-INO. W. NIIMANN tiufon.mmw 1494670

NAMlUlO MTINTANWXITI

W. 11855/64

Dr. Expl.

Monsanto Company St. Louis, Missouri (V. St. A.)

Verfahren zur Erteilung einer molekularen Orientierung an aus Polyestern gebildete Fäden

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung von aus synthetischen, linearen Polyestern von hohem Molekulargewicht hergestellten Gegenständen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein verbessertes Verfahren zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von aus synthetischen, linearen Polyestern hergestellten Gegenständen.

Die Anwendung von AusrUstungs- oder Appreturmitteln auf Textilmaterialien, um den Textilmaterialien oder -waren bestimmte, erwünschte Eigenschaften zu erteilen, wie antistatischen Schutz, Steifheit, Dlmensionierungs- oder Verarbeitungsqualität (sizing), We^ohheit, Gleitfähigkeit, Wasserftbstoflfähigkeit, Schrumpflj>eständigkeit, Flammenbeetändigkeit od dgl., ist allgemein bekannt. Außerdem

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let es bei der Herstellung von Fadengarnen aus solchen synthetischen, linearen Polymerisaten, wie Polyamiden, Polyestern, Polyalkylenen, Polyurethanen, Polycarbonaten, Aorylnltrilpolymerlsaten od dgl·, bekannt, daß die Oarnzerreißfestlgkeit durch Anwendung der Streokarbeitsweise, welche ein Strecken der Oarnfäden nach ihrer Bildung zur Erhöhung ihrer molekularen Orientierung umfaflt, sehr gesteigert werden kann.

Obgleich der Streokvorgang nach verschiedenen Methoden und mit verschiedenen Mitteln ausgeführt werden kann, besteht eine gebräuchliche Arbeltsweise in der Anwendung von zwei Fadenvorschubeinrichtungen, welche allgemein als Zuführwalze und Streckwalze bekannt sind. Eine Fadenstreckung wird erreicht, indem man diese Walzen mit verschiedenen Geschwindigkeiten umlaufen läßt, wobei die Oröfle des Streckens oder Ziehens durch das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Walzen bestimmt wird. Um die Stelle, bei welcher die Streckung stattfindet, örtlich festzulegen, wird biswellen eine Bremsvorrichtung zwischen die Zufuhrwalze und die Streck- oder Zugwalze angebracht. Im allgemeinen besteht die Bremseinrichtung aus einem Stift, dem sogenannten "Streckstift", um welchen das Oarn mehrmals gewickelt wird. Der Streckstift führt bei den sich bewegenden Fäden einen Reibungswiderstand ein, welcher das Auftreten einer Streckung in dem Bereich des Streokstlftes herbeiführt. Die Einfüh-

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rung eines Reibungswiderstandes zur örtlichen Festlegung der Streckung wird in solohen Fällen angewendet« bei welohen eine Neigung zum Auftreten einer ungleichförmigen Streckung vorliegt, da durch die Anwendung dieser Arbeitswelse eine größere Gleichförmigkeit erhalten werden kann.

Es ist bekannt, daß der Streokvorgang bisweilen erleichtert werden kann, wenn das dam während des Streckens bei erhöhter Temperatur 1st. Das Erhitzen kann durch Einsetzen eines heißen Stifte, einer heißen Platte oder eines heißen Mediumbades zwischen die Zufuhrwalze und die Streokwalzen der Streckvorrichtung oder durch Anwendung einer erhitzten Zufuhrwalze ausgeführt werden. Erhöhte Tenperaturen sind wirksam, da die intermolekularen Kräfte durch die sich ergebende Zunahme in der molekularen Aktivität erniedrigt werden und daher das Verhältnis der erforderlichen Kraft zum Strecken des Qarns zu derjenigen Kraft, welche zum Brechen des Qarns erforderlich ist, verringert wird. Die beim Heiiistveoken'anwendbaren zulässigen Temperaturen ändern sich etwas mit der Art des Polymerisats, aus welchem das Qam gebildet ist, da die maximale Temperatur, welche angewendet werden kann, durch den Polymerisat-"Erweichungspunlct" beschränkt wird. Qemäii einem gebräuchlichen Verfahren wird eine Heißstreckarbeitsweise angewendet, wenn Qarn rür die Verwendung In eine große Zugfestigkeit verlangenden Produkten, beispielsweise in der Herstellung von Verstärkungs-

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oder Vorsteifungs o—ei ee asae e» behandelt wird·

Ein besonders störendes Problem, welches mit dem Strecken sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen verbunden ist, ist das Auftreten von Fadenbruch während des Streckvorgangs. So können ein oder mehrere einzelne Fäden bisweilen in dem Fadenstrang brechen und sich um die Streckwalze herumwickeln oder, was auch manchmal vorkommt, es kann der ganze Fadenstrang brechen, wobei die Produktion unterbrochen ist, bis eine Einstellung vorgenommen werden kann. Ein derartiger Fadenbruch beeinflußt nicht nur den Arbeitsaufwand und die Produktivität, sondern auch die Produktqualität wird nachteilig beeinflußt.

Die Hauptursache für Fadenbruch während des Streckens ist die Entstehung einer übermäßigen Spannung auf dem Garn, welche wiederum hauptsächlich durch Reibungskräfte zwischen dei. Fäden und durch die Erzeugung einer übermäßigen Reibung, wenn das Garn über den Streckstift läuft, falls eine derar'uife Einrichtung zur Anwendung gelangt, verstärkt wird·

Es ist bekannt, daß übermäßige Garnspannungen, welche sich aus der Entwicklung von unzulässig hohen und veränierlichen Reibungskräften während des Streckens ergeben, durch das Aufbringen von verschiedenen Anti-Reibungskonditioniennitteln auf das Garn vor seiner Streckung erniedrigt

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werden können. Diese Mittel werden im allgemeinen aus einem wäßrigen Träger Anstelle aus nioht-wäßrigen Systemen aufgebracht, um eine gleichförmigere Verteilung und eine bessere Regelung der Menge an aktivem Mittel, welche auf dem Garn abgelagert ist, zu gewähren. Diese Paktoren sind von beachtlicher Wichtigkeit und können z.B. bei Anwendung eines nicht»wäßrigen Lösungsmittels als Träger nicht geregelt werden· Nicht-wäßrige Lösungsmittel sind sehr naohteilig, da Schwierigkeiten der Toxicitat und Schwierigkeiten einer hohen Zurückhaltung von Lösungsmittel auf dem Garn auftreten und sich auch eine ernsthafte Beeinträchtigung des Streckvorgange ergibt.

Es 1st bekannt, daß aus synthetischen linearen PoIy-

«estern von hohem Molekulargewicht hergestellte Fasern oder Baden im frisoh gesponnenen Zustand langsam kalt von Hand gestreckt werden können oder rasoh über erhitzte Oberflächen gemäß den vorstehend beschriebenen Arbeitsweisen heißgestreckt werden können. Wenn jedooh ungestreckte Polyesterfasern oder -fäden altern gelassen oder einer Nachwirkung überlassen ("lag") werden, ändert die Polyesterfaser oder der Polyesterfaden in bekannter Weise sine amorphe Natur und der gealterte Faden oder die gealterte Faser kristallisiert, was dazu führt, daß das Faser- oder Fadenmaterial stark

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brüchig wird und eioh schwer glelohfOrnlg strecken läßt· Dies« Bedingung oder dieser Zustand wird während der Streokstufe, wo die einseinen Fäden am Streckstift brechen und duroh Fadenwioklungen, welche sich auf den Streckwalzen, wie vorstehend erörtert, ansammeln oder häufen, verstärkt· In einigen Fällen können langsame Streokgeschwlndigkeiten angewendet werden, um die Erleichterung dieser Bedingung in gewissem Ausmaß zu unterstützen, wobei dies jedoch wesentlioh die Garn- oder Faser- bzw· Fadenmeng·, welche in einer gegebenen Zeitdauer gestreckt werden kann, beschränkt. Obgleioh die Neigung zu Brüohigkeit, übermäßigen Garnepannungen od. dgl«, die sich während des Streckens von gealterten oder einer Hachwirkung überlassenen Fasern oder Fäden entwickeln können, etwas duroh Torbehandlung mit bestimmten in der Technik bekannten Konditionlermitteln erniedrigt werden kann, besteht ein ständiger Bedarf an Behandlungsmassen , welche mit größerer Wirksamkeit diese Schwierigkeit lösen können.

Ein Zweck der Erfindung ist die Verbesserung der Verfahrensstufe des Streokens von synthetischen linearen Polyestern von hohem Molekulargewicht.

Ein anderer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines statischen Schutzes und einer Schmierung oder Öle 11twirkung für eine verbesserte Behandlung oder Verarbeitung

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von Fäden aue synthetischen linearen Polyestern von hohem Molekulargewicht·

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Erniedrigung der Neigung zur "Bildung von Dämpfen oder zum Anrauchen" Churning") von Ausrüstungen oder Appreturen aus Fäden aus synthetischen linearen Polyestern von hohem Molekulargewicht während einer Heifistredtstufe.

Andere Zwecke und Vorteile der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

Es wurde gefunden, dal; die Brüchigkeit von Fäden aus synthetischen linearen Polyestern von hohen Molekulargewicht, welche nicht gestreckt sind, und die Entstehung von übermäßigen Garnspannungen nährend des Streckens der Fäden wesentlich ?.uf ein Minimum herabgesetzt werden können, indem man sie vor der Streckstufe mit einer wäßrigen Emulsion behandelt, deren Feststoff gehalt etwa 70 bis 100 Gew.-«< eines Phosphatesters-Oberflächenbehandlungsmittels und etwa C bis 30 Gew.ji einer Mischung von Aminsalzen von verschiedenen Alkylphoephaten umfaßt. Es wurde ferner festgestellt, daß dieses Verfahren nicht nur den otreckvorgang erleichtert, sondern außerdem beachtliche Vorteile dem endgültigen Sarnprodukt erteilt.

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Es wurde nun gefunden, daß die Brüchigkeit von unge*- streckten synthetischen Fäden aus linearen Polyestern von

hohem Molekulargewicht und der Aufbau, von übermäßigen Garnspannungen während des Streckens der Fäden sehr erniedrigt oder auf ein Minimum herabgesetzt werden können, indem man die Fäden oder Fasern vor der Streokstufe mit einer wäßrigen Emulsion behandelt, deren Feststoffgehalt eine kationisohe, oberflächenaktive, quaternäre Ammoniumverbindung umfaßt· Es wurde ferner festgestellt, daß diese Arbeitsweise oder diese Behandlung nicht nur den Streckvorgang erleichtert, sondern außerdem de» fertigen Garnprodukt wesentliche Vorteile erteilt. Beispielsweise wurde gefunden, daß eine Appretur- oder Ausrüstungezusammeneet^ung, wie vorstehend beschrieben, verbesserte Streckeigenschaften und Stabilität gegenüber Hitze in einem Garn aus einem synthetischen linearen Polyester von hohem Molekulargewicht nach einer Warteoder Verzögerungedauer (lag time) von 30 Tagen beibehält.

Die gemäß der Erfindung zur Anwendung gelangenden kationischen oberflächenaktiven Mittel bestehen aus den

quateraären Ammoniumverbindungen der allgemeinen Formel

CH,

R-N- C₂H₅

- CH₃ in welcher R einen Alkylrest mit mehr als 10 Kohlenetoff-

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atomen und R₁ einen Alkylreat mit weniger ale 5 Kohlenetoffatomen darstellen· Beispiele derartiger quarternärer Ammoniumverbindungen der Torstehenden allgemeine! Formel umfassen Sojadimethylathylammoniumäthosulfat, in welchem dje durch R dargestellten Alkylgruppen von den in dem Sojaöl enthaltenden Fetten abgeleitet sind, welche hauptsächlich aus gesättigten, aliphatischen Carbonsäuren mit 16 und 18 Kohlenstoffatomen oder deren Estern bestehen, Lauryldimethyläthylammoniummethosulfat, Myristyldimethyläthylammoniumäthosulfat, Palmityldimethyläthylammoniumpropiosulfat, Margaryldimethyläthylammoniumbutyrosulfat, Stearyldimethyläthylammoniumäthosulfat, Oleyldimethyläthylammoniummethosulfat und Linoleyldimethyläthylammoniumäthosulfat·

Die bei der praktischen Durchführung des Verfahre» gemäß der Erfindung in Betracht kommenden synthetischen linearen Kondensationepolyester sind solche, welche aus Dicarbonsäuren und Glykolen gebildet sind, und Mischpolyester, sowie modifizierte Polyester und Mischpolyester· In hochpolymerieiertem Zustand können diese Polyester und Mischpolyester zu Fäden od· dgl. gebildet oder geformt werden.

Besonders brauchbare Polyester und Mischpolyester gemäß der Erfindung sind solohe, welche beim Erhitzen von einem oder mehreren Olykolen der Reih· HO(OH₂)_n0H, in welcher η eine ganz· Zahl von 2 bis 10 bedeutet, mit einer oder mehre- η ren Dicarbonsäuren oder den eaterbildenden Derivaten davon,

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erhalten werden· Zu den brauchbaren Dicarbonsäuren und esterbildenden Derivaten gemäß der Erfindung gehören Terephthal säure, Isophthalsäure, Sebacinsäure, Adipinsäure, p-Carboxyphenoxyeseigsäure_t Bernsteinsäure, ρ,ρ'-Dicarboxybiphenol, ρ,ρ'-Dicarboxycarbanilid, pjp'-Dicarboxythiocarbanilid,

_h ρ,ρ'-Dicarboxydiphenylsulfon, p-Carboxyphenoxyessigsäure, p-Carboxyphenoxypropionsäure, p-Carboxyphenoxybuttersäure, p-Carboxyphenoxyvalerinsäure, p-Carboxyphenoxyhexansäure, p-Carboxyphenoxyheptansäure, p,p'-Dioarboxydiphenylmethan, ρ,ρ'-Dioarboxydiphenylbutan, ρ,ρ'-Dicarboxydiphenylpentan, PiP¹-Dicarboxydiphenylhexan, ρ,ρ·-Dioarboxydiphenylheptan, ρ,ρ'-Dicarboxydiphenyloctan, ρ,ρ'-Dicarboxydiphenoxyäthan, PjP'-Dicarboxydiphenoxypropan, ρ,ρ'-Dicarboxydiphenoxybutan, ρ,ρ'-Dicarboxydiphenoxypentan, p,p*- Dicarboxyphenoxyhexan, 3-Alkyl-4-(b-oarboxyäthoxy)-benzoesäure, Oxalsäure, Glutar säure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure und die Dioxyaäuren von Äthylendioxyd der allgemeinen Formel

HOOC - (CH₂)_n - 0 - CH₂CH₂ - O - (CH₂)_n~ COOH in welcher η eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet, und die aliphatischen und oycloaliphatischen Arylester und Halbeater, Ammoniumsalze und Aminsalze und die Säurehalogenide der vorstehend aufgeführten Verbindungen od. dgl· Beispiele für Glykole, welche bei der praktischen Durchführung des Ver*- fahren· gemäß der Erfindung verwendet werden können, sind

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Athylenglykol, Trimethylenglykol, Tetraiaethylenglykol, Decamethylenglykol od. dgl. Polyalkylenterephthalat wird jedoch bevorzugt, aufgrund dor leichten Verfügbarkeit oder Erhältlichkeit von Terephthalsäure und Äthylenglykol, aus walchen es hergestellt wird· Σβ besitzt auch einen verhältnismäßig hohen Schmelzpunkt von etwa 250° - 255° C,

dio3e Eigenschaft besondere bei der Herstellung von Fäden in der Textilindustrie erwünscht ist.

Zu den modifizierten Polyestern und föischpolyestern, welche bei der praktischen Ausführung des Verfall ro ns gemäß der Erfindung verwendet werden können, gehören oolche Polyester, wie vorstehend angegeben, die mit Dialkylestern von ,;e3ätticten, im wesentlichen linearen aliphatischen Dicarbonsäuren rcit einem Sehalt von 20 Kohlenstoffatomen der allceneinen Formel

R₁-O - C A C - 0 - R.,

modifiziert sind, in welcher R₁ und R₂ Alkylreste mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise Alkylkohlenwasserstoffreste mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, einschlieblioh Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, η-Butyl-, sek.-Butyl-, Isobutyl-n-Amyl-, Isoamylrest od. dgl., A einen linearen, gesättigten, aliphatischen Rest mit 14 bis 18 Kohlenstoffatomen in seiner Kette, η eine ganze Zahl von 1 oder 2 und

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y eine ganze Zahl von 0 bis 2 bedeuten. Die Gesamtzahl von Kohlenetoffatomen in A und den Seitenketten davon ist 18. R₁ und R₂ können gleiche oder verschiedene Alkylreste darstellen. Beispiele von Dialkylestern, welche sich gemäß der Erfindung brauchbar erwiesen, umfassen Dialkyl-1,20-eicosandioat, Dialkyl-S-äthyloctadecan-l^e-dioat, Dialkyl- Ψ dimethyloctadecan-l^e-dioat, Dialkyldiäthylhexadecan-1,16-dioat od. dgl., wobei die Dialkylgruppen LIethyl-, Äthyl-, Propyl- und ähnliche Gruppen bedeuten, einschließlich von Alkylkohlenwasserstoffresten mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen. Mschun en aus irgendwelchen der vorstehend angegebenen Materialien können zur Anwendung gelangen. Beispielsweise sind l.dschun^en von etwa 20 bis 80 Gew.-# Dimethyl-1,20-eicosandioat und etwa 80 bis 20 Gew.-^ Dimethyl-8-äthyloctadecan-l,18-dioat völlig brauchbar. Die Kengen an zurHeretellung der modifizierten Polyester erforderlichen Reaktioneteilnehmcr sind auf einer molaren Basis gewöhnlich ein Koläquivalent einer Mischun aus d en beiden Arten von Dialkylestern von aromatischen und C₂₀-Dicarboneäuren und einem molaren Überschuß des Glykole. In der Mischung der Dialkylester sind die aromatischen Dialkyldicarboneäureeeter In Kengen von etwa 65 bis 95 Gew.-jC und die Dialkyleeter der aliphatischen C₂₀-Dicarbonsäuren in Mengen von etwa 35 bie 5 Gew.£ vorhanden·

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Unter den modifizierten Polyestern und Mischpolyester welche tei der praktischen Ausführung des Verfahrene gemäß der Erfindung brauchbar sind, sind die Polyester und Mischpolyester, wie vorstehend angegeben, welche mit kettenbeendigenden Gruppen mit hydrophilen Eigenschaften modifiziert sind, z.B. den monofunktionellen, esterbildenden Polyestern der allgemeinen Formel

R-O- /"(CH₂J_nOj_x(CHg)_n - OH

in welcher R eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen oder irgendein· Arylgruppe mit 6 bis 10 Kohlenetoffatomen, m und η ganze Zahlen von 2 bis 22 und χ eine gans Zahl, welche den Polymerisationegrad anzeigt, d.h. χ eine ganze Zahl von 1 bis 100 oder darüber, darstellen· Beispiele derartiger Verbindungen sind Hethoxypolyäthylenglykol, Äthoxypolyäthylenglykol, n-Propoxypolyäthylenglykol, Isopropoxypolyäthylenglykol, Butoxypolyäthylenglykol, Phenoxypolyäthylenglykol, Methoxypolypropylenglykol, Methoxypolybutylenglykol, Phenoxypolypropylenglykol, Phenoxypolybutylenglykol, Methoxypolymethylenglykol od. dgl. Geeignete Polyalkylvinylather mit einer endständigen Hydroxylgruppe sind die idditionepolymerisate, welche duroh die Homopolymer i eat ion von Alkylvlnyläthem, in welchen die Alkylgruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatone enthält, hergestellt werden.

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Beispiele derartiger Kettenbeendigungsmittel sind Hydroxyl polymethylvinylather, Hydroxypolyäthylvinylather, Hydroxypolypropylvinylether, Hydroxypolybutylvinyläther, Hydroxypolyisobutyläther od. dgl. Die kettenbeendenden Mittel oder Verbindungen können bei der Herstellung der modifizierten Polyester in Mengen im Bereich von 0,05 liol-ji bis 4,0 Mol-#, bezogen auf die Menge Dicarbonsäure oder deren Dialkylest r, welche in der Reaktionsmischung verwendet v/erden, zur Anwendung gelangen. Es ist zu beachten, d?.ß bei Verwendung von kettenbeendenden Mitteln allein, d.h. ohne ein kettenverzweigendes Mittel, die maximale Menge, welche in der Reaktionsmischung verwendet werden kann, 1,0 l.Iol-$ beträgt· So erlaubt die Zugabe von geregelten Mengen an Kettenverzweigungsmitteln zusammen mit den Kettenbeendigungsmitteln die Einführung einer erhöhten Lienge der letzteren in die Polymerisatkette als andererseits bei Verwendung der Kettenbeendigungsmittel allein möglich ist.

Es ist leicht ersichtlich, daß die gewichteprozentuale Menge an Kettenbeendigungsnittel, welche gemäß der Erfindung verwendet werden kann, mit dem Molekulargewicht des Mittels sich ändert. Der Bereich des mittleren Molekulargewichte, der Kettenbeendigungsmittel, welche zur Anwendung gemäß der Erfindung geeignet sind, liegt bei

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500 bia 5000, wobei solche Kittel nit einem Molekulargewicht in Bereich von 1000 bis ?500 bevorzugt sind.

Materialien, welche als Kettenverzweigunßsmittel oder -vernetzungsmittel geeignet sind, und die zur Steigerung der Viskosität oder dea iiolekularjewichts der Polyester verwer.iet werden, sind Polyole mit einer höheren Funktionalität als 2, d*h. sie enthalten mehr ala 2 funktioneile

Gruppei., beispielsweise Hydroxyd· Beispiele von geeigneten Verbindungen sind Pentaerythrit, Verbindungen der allgemeinen

Formel

R - (OH)_n

in welcher R eine Alkylemgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen und η cine ganze Zaiii von 3 bis 6 bedeuten, z.B· Glycerin, Sorbit, Hexantriol-1,2,6 od· dgl., Verbindungen der allgemeinen Formel

R -

in welcher R eine Alkylgruppe mit 2 bie 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, z.B. Trinethyloläthan, Trimethylolpropan und ähnliche Verbindungen bis zu Trimethylolhexan und die Verbindungen der «llgneintn Formel

in welcher η eine ganee Zahl von 1 bis 6 bedeutet. Bei-009849/1728 BAD OftGINAL

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spiele für Verbindungen der vorstehenden Formel sind Trimethylolbenzol-1,3,5, Triäthylolbenzol-l,;»,!?, oder ähnliche. Aromatische polyfunktioneile Säureester können gemäß der Erfindung ebenfalls als Kettenverzweigungemittel zur Anwendung gelangen, insbesondere eolche der allgemeinen Formel

0 0

« V η

H - 0 - C - · s-C-O-R'

r>it ι

Υ»

C-O-R"

in welcher R, R¹ und R" Alkylgruppen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und R"¹ V/asserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 2 Konlenstoffatomen darstellen. Beispiele für Verbindungen der obigen Formel eind Trimethylcrimesat, Tetramethylpyromellithat, Tetramethylmell^phonat, Trimethylhemimellithat, Trimethyltrimellithat, Tetramethylprehnitat od.dgl. Außerdem können Mischungen der vorstehenden Ester, welche bei der praktischen Synthese erhalten werden, zur Anwendung gelangen. D.h., daß in den meisten Fällen bei der Herstellung irgendeiner Verbindung der vorstehenden Formel andere verwandte Verbindungen der gleichen Formel In

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geringen Mengen als Verunreinigungen vorhanden sind. Dies beeinträchtigt jedoch die Verbindung als Kettenverzweigungsmittel bei der Herstellung der modifizierten Polyester und Mischpolyester, wie sie hier beschrieben sind, nicht.

Die Kettenverzweigungs- oder -vernetzungsmittel können bei der Herstellung der Polyester und Mischpolyester in Mengen im Bereich von 0,05 Uol-jt bis 2,4 MoI-Jt₉ bezogen auf die Menge von Dicarbonsäure oder deren Dialkylester, welche in der Reaktionemisohung zur Anwendung gelangt, verwendet werden. Der bevorzugte Bereich to η Kettenverzweigungsmittel zur Verwendung gemäß der Erfindung liegt zwischen 0,1 und 1,0 Mol-?*· Bei der praktischen Ausführung dea Verfahrens gemäfi der Erfindung werden die berechneten Mengen von Kettenbeendigungsmittel oder Kettenbeendigungsmittel und Kettenverzweigungs- oder -vernetzungsmittel in das Reaktionsgefäß zu Beginn der ersten Stufe der Veresterungsreaktion eingebracht und die Reaktion verläuft wie bei irgendeiner bekannten Veresterungepolymerisatlon.

Die hoohpolymeren, linearen londensationspolymerisate aus Polyestern oder Polyesteramiden, welche in der molekularen Struktur einen wesentlichen Anteil von sloh wleder-

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holenden Gruppen der nachstehenden Strukturformel

CH₂ - CH₂ CH₂ - CH₂

- 0 - CH₉ - HC CH - CH₉ - 0 -

Cm SYTf 4VTT ~

w aufweisen, wobei der Cyclohexanring aus dem eis- oder trans-Isomeren davon bestehen kann, können bei der praktischen Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Anwendung gelangen. Diese polymeren, linearen Polyester und Polyesteramide können nach einem Verfahren hergestellt werden, bei welchen man (1) entweder das eis- oder das trans· Isomere oder eine Mischung dieser Isomeren von 1,4-Cyclohexandimethanol allein oder gemischt mit anderen bifunktionellen Reaktionsteilnehmern mit (2) einer bifunktioneIlen Carboxyrerbindung kondensiert·

Die bifunktionellen Reaktionsteilnehmer, welche verwendet werden können, enthalten keine anderen reaktionsfähigen Substituenten, welche die Bildung eines hoohpolymeren, linearen Polymerisate, wenn sie mit 1,4-Cyclohexandlmethanol oder einer Mischung davon mit solchen bifunktionellen Reaktionsteilnehmern kondensiert sind, stören.

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:;ie zur Herstellung von linearen KondenBationapolymerisaten ^eeißneten bifunktionellen Heaktionsteilnehmer sind ziemlich ut bekannt und wurden früher erörtert.

Das bei irgendeinem der Verfahren zur Herstellung von Kondeneationepolymerieaten zur Anwendunr elcngende l_t4-Cyclohexandino^hanol kann in Kombination rcit einem weiteren bifunktionellen Mischreaktionsteilnehner verwendet werden; beispielsweise bei Verwendung einer Mischung von nly>olen. (Ea ist vorteilhaft, dae 1,4-Cyclohexandinethanol in Mengen, welche wenigstens gleich t>ü r.ol-°S der gesamten derartiger, verwendeter liiochreakt ions teilnehmer sind, r.u verwenden, obgleich auch geringere Anteile verwendet ..erden können). Die verschiedenen bifunk-j ioneile η I'.isc .reaktionsteilnehmer, welche in Vermischung r-iit 1,4-Cyclohexandiaethanol verwendet werden können, umfassen andere Glykole und Verbindungen, welche nicht unbedingt nit einem Glykol reagieren, z.B. einen Aminoalkohol, Derartige luisciireakt ionsteilnehmer (coreactants) umfaseen Diamine oder Aninocarboxyverbindungen.

Die funktioneile Gruppen entlialtenden bifunktionellen Reaktionsteilnehmer,-welche mit 1,4-Cyclohexandinethanol oder Mischungen davon kondensiert werden können, sind bi-

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funktioneile Verbindungen, welche unter Bildung von hoohpolymeren, linearen Kondensationepolymerieaten kondensiert werden können. Derartige bifunktioneile Verbindungen können lediglich interreaktionefähig mit einem Glykol, z.B. eine Dicarbonsäure, sein, oder sie können sowohl (a) misoh-

fc reaktionsfähig in dem Sinne, daß sie anstelle oder als teilweiser Ersatz des Glykole in einem Polyester verwendet werden können, als auch (b) interreaktionsfähig in dem Sinne sein, daß sie mit einem Glykol oder einer bifunktioneilen Verbindung, welche anstelle von Glykol verwendet werden können, eich kondensieren· Beispielsweise ist 6-Aminooarbonec.ure sowohl raise hreakt ions fähig, indem die Aminogruppe von der Art ist, welche anstelle eines Hydroxyrestes eines Glykole verwendet werden kann, als auoh interreaktionsfähig in dem Sinne, daß die Carboxylgruppe mit der Hydroxy-

* gruppe eines Glykol oder dee Amins einer bifunktionellen Verbindung, welche anstelle eines Glykole verwendet werden kann, reagiert· Bifunktionelle 'Verbindungen, welche ledig- * lieh interreaktionsfähig mit einem Glykol sind, umfassen Dicarbonsäuren, Carbonate od.dgl. Die anderen bifunktionellen interreaktionsfähigen Verbindungen umfassen aminooarboxyverbindungen oder Hydroxyoarboxyverbindungen.

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Sie bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten modifizierten linearen Kondensationepolyester besitzen spezifische Viskositäten im Bereich von etwa 0,1 bis I₁O₉ wobei diese faser- und fadenbildende Polymerisate darstellen. Der hieijverwendete Ausdruck "spezifische Viskosität¹* wird durch die Formel ä

^Nsp ^{= N}rel. " ^λ wiedergegeben, wobei

N₁ = StrömunffBzeit der Polymerisatlösung in Sekunden • Strömungszeit des Lösungsmittels in Sekunden

Die Bestimmung der Viskosität der Polymerisatlösungen und des Lösungsmittels erfolgt in der Weise, daß man die Lösungen und das Lösungsmittel unter Einwirkung der Schwerkraft bei 25⁰C durch ein Kapillarrohr fließen läßt. Bei allen Bestimmungen von Polymerisatlösungsviskositäten (

wurde eine Polymerisatlösung mit einem Gehalt von 0,5 Gew.^L Polymerisat, gelöst in einem Löeungsmittelgemisoh aus zwei Gew.-Teilen Phenol und einem Gew.-Teil 2,4,6-Triohlorphenol, und 0,5 Gew.-S* Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mieohung, verwendet.

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Die bei der pAtisohen Ausführung des Verfahrene gemäß der Erfindung anwendbaren wäßrigen Emulsionen können bis zu 20 i» Feststoffe, bezogen auf Gewicht, enthalten, ohne die normalerweise die für Konditioniermittel, welche bei der Garnhereteilung verwendet werden, gebrauchten Viskositätsgrenzen zu überschreiten, wobei etwa 2 bis 15 '.'■> Feststoffe im allgemeinen bevorzugt werden. Unter dem hier verwendeten Ausdruok "Feststoffe" ist die Gesamtheit der Bestandteile ausschließlich des wäßrigen Trägers ohne Rücksicht auf den physikalischen Zustand zu verstehen.

Bei der Herstellung der Zusammensetzung oder des Ansatzes der wäßrigen Emulsion können gebräuchliche Verfahrensweisen zur Anwendung gelangen. Gemäß einer einfachen und bequemen Arbeitsweise werden die festen Materialien lediglich bis zum Schmolzen erhitzt, und dann das geschmolzene Material zu dem wäßrigen träger unter kräftigem laechanischen Rühren gegeben. Während dieser Zugabestufe soll das T/asser bei ein.er erhöhten Temperatur gehalten werden, welche bei oder oberhalb des Schmelzpunktes des Materialθ liegt·

Im allgemeinen werden sowohl bei Kaltstreok- als auch Heißstreckarbeitsgängen gute Ergebnisse erhalten, wenn das Konditioniermittel in einer solchen Menge aufgebracht wird,

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daß die auf der Paeer oder den Faden abgelagerten Peststoffe etwa 0,1 bis 1,5 #, bezogen auf das Gewicht der Faser oder dea Fadens ergeben. Obgleich geringere oder größere Mengen verwendet werden können, werden optimale Krgebniset erhalten, wenn die Menge von auf der Paser oder dem Puden abgelagerten Feststoffen innerhalb dieses Be- ä reiche liegt.

Wie festgestellt wurde, wird das vorstehend beschriebene Behandlungsmittel auf die Fäden oder die Fasern unmittelbar wahrend oder nach dem Spinnen und vor dem Strecken aufgebracht. Eine gebräuchliche und zweckmäßige Arbeitsweise des Aufbringene besteht darin, daß man die Fasern oder Fäden während ihrer Bewegung oder ihres Vorschubs im Verlauf der Produktion mit einer Waise mit dem Behandlungsmittel in Berührung bringt, die so umlaufen gelassen wird, daß ihr unterer Teil in einen, das Behandlungsmittel enthaltenden * Trog eintaucht. Das Behandlungsmittel wird aus einen Vorrat β be häiit er zu dem Trog oder einen anderen Behälter gepumpt, wobei mittels eines Überlaufrohre oder einer ähnlichen Einrichtung ein konstanter Spiegel aufrechterhalten wird. Andere geeignete Arbeitsweisen und Einrichtungen können angewendet werden, ζ.B. Gebrauch eines Dochts oder einer Schlitzwalze (split roll) oder die Faser kann durch ein das Behandlungsmittel enthaltendes Bad geführt werden.

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Die hier beschriebenen Fasern oder Fäden können durch Einverleiben von verschiedenen Uodifizierungsmitteln modifiziert werden. Beispiele für geeignete Modifizierungemittel, welche in die Fasern oder Fäden einverleibt werden können, sind Pigmente, Weichmacher, Harze, Verdünnungsmittel, waseer- W abweisende Stoffe, Wachse, Glanzmodifizierungsmittel, Flammenverzögerun_c;smittel oder flammenfestmachende Mittel, antistatisch machende Mittel, Plastifizierungsmittel od« dgl.

Die Erfindung wird nnchstehend anhand von Beispielen näher erläutert, in welchen sowohl die Vorteile, welche sich im Hinblick auf die Verbesserung des Streckvorgangs als auch in den schließlich erhaltenen Garnprodukten ergeben, gezeigt werden.

k Beispiel 1

Es wurden Fäden durch Schmelzextrudieren oder -ausstoßen eines mit etwa 6 #, bezogen auf das Gewicht des Polyethylenterephthalat8, Methoxypolyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 2000 und etwa 0,125 Ji, bezogen auf das Gewicht des Polyäthylenterphthalate, von Pentaerythrit modifizierten Polyäthylenterephthalatpoly-

merieate hergestellt. Auf diese Fäden wurde keine Appretur oder Auerüstung aufgebracht« Die Fäden wurden dann eurüok-

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behalten (lagged) oder 17 Stunden bei Raumtemperatur, etwa 23° C, gehalten, nach welcher Zeit sie nicht gleichförmig kalt- oder heißverstreckt werden konnten. V/eitere Fäden wurden 8 Tage bei Raumtemperatur gehalten, wobei sie zu diesem Zeitpunkt weder kalt- noch heißverstreckt werden konnten; sie waren so brüchig, daß bei einem Streckausmaß oder -Verhältnis von 5,2 kein zusammenhängendes oder fortlaufendes Streckkabel für eine kurze Zeit dauer vom 5 Minuten beibehalten werden konnte·

Beispiel 2

Mittels Sohmelzextrudieren oder -ausstoßen eines PoIyäthylenterephthalatpolymerisats, welches mit etwa 6 £, bezogen auf das Gewicht des Polyethylenterephthalat8, von Methoxypolyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 2000 und etwa 0,125 #, bezogen auf das Gewicht von PoIyäthylenterephthalat, von Pentaerythrit modifiziert war, wurden Fäden hergestellt« Diese Fäden wurden durch eine wäßrige Qnulsion mit einem Peststoffgehalt von 2 %, wovon 70 Gew.-ji aus dem Natriumsalz des Phosphatdiesters von Oleylalkohol, der mit 7 Mol Äthylenozyd umgesetzt war, und 30 H aus einer äquimolaren Mischung des Bie-diäthanolaminaalze· von Monolaurylphoephat und des Diäthanolaminsalzee

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von Dilaurylphosphat bestanden, geführt· Das Behandlungsmittel wurde mittels einer umlaufenden Walze in einer solchen Menge aufgebracht, daß 0,23 $> Feststoff auf den Fäden, bezogen auf das Gewicht der Fäden, abgelagert wurden. Die Fäden wurden gealtert oder 2,5 Stunden lang aufbewahrt fc (lagged), zu welcher Zeit die maximale Kaltstreckung 375# betrug und sie konnten auf einer gebräuchlichen Streckzwirnmaschine ohne irgendeine Schwierigkeit bei einem Streckausmaß oder -verhältnis von dem 4,41-fachen und bei einer Temperatur des Streckstifts von 88° C heißgestreckt werden. Unverstreckte Fäden, welche wie vorstehend beschrieben, hergestellt waren, wurden während einer Bauer von 1 Tag bei Raumtemperatur zurückgehalten oder gealtert (etwa bei 23⁰C) , wobei die maximale Kaltstreckung 368 $> betrug und die Fäden auf einer gebräuchlichen Streckzwirnmaschine bei einem Streckverhältnis von dem 4,67-fachen ohne Schwierigkeit heißgestreckt v/erden konnten. Diese in der vorstehenden Weise hergestellten gestreckten Garne wurden in gekräuselte Stapelfasern übergeführt und auf ihre elektrostatischen Eigenschaften auf einer Probenkarde oder -krempel bei 33 Ί» relativer Feuchtigkeit und einer Temperatur von 23° Cjgeprüft. Sie Probenkarde oder -krempel wurde mit einem Elektrometer, einem Verstärker und einem Oscillographen ausgestattet, um ein relatives Maß der während des Kardiervor-

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gunge erzeugten statischen Elektrizität zu erhalten. Ein lineares System (25 cm) der OscillographenBpur wird umfaßt oder eingekreist, indem ein polares Planimeter verwendet wird, welches den Bereich oder die Fläche in cm aufzeichnet. Die bisherige Erfahrung unter diesen Test- oder Prüf-

2 bedingungen hat gezeigt, daß irgendein Wert von 25 cm ei- ä nen .;uten statischen Schutz darstellt, wobei jeder Wert biß zu 40 cm" annehmbar ist. Die Beotinmung der statischen

ρ Elektrizität dieser Stapelfasern ergab 5,5 om ,

Beispiel 2

Mittels Extrudieren oder Ausstoßen aus der Schmelz» von Polyäthylenterephthalat, welches mit etwa 6 Ji, bezogen auf das Gewioht von Polyäthylenterephthalat, von Methoxypolyuthylenglykol mit einem Molekulargewicht von etwa 2000 und etwc 0,125 £, bezogen auf das Gewicht des Polyäthylenterephthalats, von Pentaerythrit modifiziert war, wurden Fäden gebildet, Die Fäden wurden dann mit einer wäßrigen Emulsion behandelt, welche lü # Feststoffe aus Sojadimethyläthylammoniumäthosulfat, enthielt. Das Behandlungsmittel wurde mittels einer umlaufenden V/alze in einer solchen Menge aufgebracht, daß 0,6<ft( Feststoffe auf dem Faden, bezogen auf das Gewicht des Fadens, abgelagert wurden. Die

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Jadengarne wurden dann in 3 Teile geteilt· Der erste Teil wurde unmittelbar auf einer gebräuchlichen Streokzwirnmaeohine bei einem Streokauemaß von 4 #41 mit ausgezeichneten Ergebnissen heifigestreokt· Der «weite Teil wurde 7 Tag· lang zurückbehalten, worauf er auf einer gebräuchlichen Streckzwirnmaschine bei einem Streckauemaß von dem 4941-fachen mit ausgezeichneten Ergebnissen heißgestreckt wurde· Der dritte Teil wurde 31 Tage lang zurückbehalten, worauf dieser auf einer gebräuchlichen Streokswirnmasohine bei einem Streokauemaß oder Streckverhältnis von dem 4_f41-f«ohen mit ausgezeichneten Ergebnissen heißgestreckt wurde·

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Claims (1)

1. U94670

   Patentansprüche

   Verfahren zur Erteilung einer molekularen Orientierung an aus Polyestern gebildet· fäden, daduroh gekennzeichnet, daß man die Fäden mit einer wäßrigen, eixB kationisohe, oberflächenaktive quarternäre Ammoniumverbindung enthaltende Emulsion imprägniert und danach die so imprägnierten Fäden streckt·

   2· Verfahren naoh Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Emulsion bis zu etwa 20 Gew.-^ Peststoff· enthält, welche eine kationisch· oberflächenaktiv·, quarternäre Ammoniumverbindung der allgemeinen Formel

   R-F- O₉Hc ΓοδΟ,ϋ,Ι
   ι fc D ^L j -1*1

   In we loh er R einen Al ky Ire st mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen und R₁ einen Al ky Ire et mit weniger als 5 Kohlenstoffatomen darstellen, umfassen·

   3« Verfahren naoh Anspruoh 2, daduroh gekennzeichnet, daß die Emulsion etwa 2 bis 15 Gew.-J< Peststoffe enthält·

   4· Verfahren naoh einem der Anspruoh· 1-3» da-

   i
   durch gekennzeichnet, daß man Fäden aus einem Polyester aus

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   •ine» Polyäthylenterephthalat* welcheβ alt etwa 6 jt, bezogen auf das Gewloht dee IDljäthylenterephthalate, von Methoxypolyäthylenglykpl alt eines Molekulargewicht von etwa 2000 und etwa 0*125 Jf* bezogen auf das Gewicht des Polyäthylenterephthalate von Pentaerythrit modifiziert 1st, behandelt·

   5· Verfahren nach einem der Aneprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fäden mit einer wäßrigen Emulsion behandelt, deren Peststoffgehalt Sojadimethyläthylammoniumäthosulfat umfaßt·

   6· Verfahren naoh einem der AnsprUohe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet ₉ daß man die Faden mit der wäßrigen Emulsion so imprägniert, daß die Feststoffe der Emulsion in einer Menge von etwa 0,1 bis 1,5 Gew,-#, bezogen auf das Gewicht der fäden, abgelagert werden*

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