DE1694493C - Verfahren zur Herstellung von Faden und Folien aus Polyester oder Polyather urethanelastomeren - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von die sich aus der Notwendigkeit der obenerwähnten

\ Fäden und Filmen aus schmelzsplnnbaren Polyester- ausreichenden Kühlung ergeben, als auch den ther-

¹ oder Polyätherurethane'astomeren. mischen Abbau herabzusetzen, der eine Verschlech-

Es ist bekannt, daß diese Elastomeren eine un- terung der Fadeneigenschaften zur Folge hat. Jedoch erwünscht hohe OberfJtichenklebrlgkelt besitzen. Die β ergibt eine niedrige Schmelztemperatur gewöhnlich Eigenschaft führt nicht nur zu Schwierigkelten wenn eine Schmelze mit hoher Viskosität, und dies macht ein aus den genannten Elastomeren hergestelltes Garn ' die Extrusion schwierig, da der Druck, der nötig ist, behandelt werden soll (beispielsweise tritt eine hohe das geschmolzene Polymer durch die feinen üffr.un- oder veränderliche Abzugsspannung auf, wenn das . gen eines Filtermediums und durch die Spinndüsengenannte Garn von einem Garnwickel abgezogen to löcher zu pressen, gesteigert wird. Hierdurch entwird), sondern gibt auch während dea Schmelzspin- stehen Lecke In den Teilen der Spinnvorrichtung, die nens der genannten Garne zu Schwierigkeiten Anlaß. unter einem solchen hohen Druck stehen, viel wahr-

Die obengenannten Schwierigkeiten mit dem ferti- soheinlicher, und solche Lecke machen in vielen

gen gesponnenen Garn können in gewissem Ausmaß Fällen eine Stillegung der Spinnvorrichtung erfor-

dadurch beseitigt werden, daß man an einem ge- ig derlich.

eigneten Punkt während des Spinnen» eine die Kleb- Zur Verringerung der Klebrigkeit von Polyesterrigkeit bekämpfende Appretur aufbringt, wie z.B. und Polyätherelastomeren wurden diesen Elastoeine solche, die Talkum, ein Siliconöl oder andere meren bereits die verschiedensten Stoffe zugesetzt, öle enthält. Jedoch können solche Appreturen bei Beispiele für solche bekannten Zusätze sind in den der späteren Verarbeitung zu Schwierigkeiten Anlaß 90 weiter unten angegebenen Tabellen 1 und 2 zu fingeben, und im übrigen können sie allmählich ihre den. Diese Stoffe waren jedoch nicht geeignet, die Wirkung verlieren, je länger das Garn im Garnwickel Klebrigkeit der Polyester- und Polyätherelastomeren unter Spannung gehalten wird. auf brauchbare Werte zu senken.

Die obengenannten Schwierigkeiten, die während Es wurde nunmehr gefunden, daß geradkettige gedes Schmelzspinnens des Garns auftreten, wobei ag sättigte aliphatische Monoamine mit einer Kohlenheiße Fäden mit ihrer ihnen eigenen Neigung, zur stoffzahl von mehr als 8, wenn sie in geringen Men-Klebrigkeit gehandhabt werden müssen, sind im Prin- gen zugesetzt werden, die Klebrigkeit der Polyesterzip wie folgt. und Polyätherelastomeren herabsetzen, ohne daß sie

Zunächst besteht bei den zugeführten Polymer- die Schmelzviskosität der Polymeren auf einen un-

körnern, in Form von Chips oder in anderer Form, 30 günstigen Wert drücken.

im Zuführtrichter oder in anderen Zuführeinrichtun- Somit wird gemäß der Erfindung ein Verfahren

gen die Neigung zusammenzukleben, wodurch eine zur Herstellung von Fäden und Folien durch

unregelmäßige Zuführung oder gar eine Blockierung Schmelzexirudieren von Polyester- oder Polyather-

entsteht. urethanelastomeren vorgeschlagen, welches dadurch

Zweitens dürfen die von der Spinndüsenplatte 35 gekennzeichnet ist, daß man Elastomere verwendet,

kommenden Fäden, die auf ihrer Oberfläche noch denen vor ihrer Verformung zu Beschickungspoly-

keine die Klebrigkeit verhindernde Appretur be- merkörnern oder zu Fäden bzw. Folien ein oder

sitzen, nicht beispielsweise durch Führungseinrich- mehrere geradkettige gesättigte aliphatische Mono-

tungen oder Konvergenzführungen u. dgl. berührt amide mit einer Kohlenstoffzahl von mehr als 8 in

werden, bis sie sich abgekühlt haben und ihre Kleb- 40 Mengen bis zu 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das

rigkeit bis zu einem gewissen Grad verschwunden ist. Elastomer, zugesetzt worden sind.

Bei vielen Elastomeren, insbesondere wenn mit rela- Es wird bevorzugt ein Elastomer-Amid-Gemisch

tiv hohen Geschwindigkeiten gesponnen wird, be- zu verspinnen, bei dem die Kohlenstoffzahl von min-

deutet dies, daß die gesponnenen Fäden nicht ge- destens 90 %> des Amids oder der Amide zwischen

führt oder zusammengefaßt werden können, bis sie 45 16 und 20 liegt.

einen beträchtlichen Abstand von der Spinndüsen- Die Amide werden vorzugsweise in Mengen von

platte aufweisen. Da auf dieser Strecke die Fäden mit 0,5 bis 1,5%, bezogen auf das Elastomer, zugegeben,

einem kühlenden Gas, wie z. B. Luft, angeblasen Es wurden besonders gute Resultate durch den

werden, kann ein solcher langer ungeführter Weg zu Zusatz eines handelsüblichen Stearamids in Mengen

einem Flattern und zu einer Instabilität der Fäden 50 bis zu 2 °/o erzielt.

führen. Dies kann wiederum Unterbrechungen beim Das Amid oder die Amide können gemäß der ErSpinnen, auf Grund einer Tropfenbildung an der findung beispielsweise dem geschmolzenen Elastomer Spinndüsenplatte oder auf Grund eines unerwünsch- in der Spinnvorrichtung vor der Auspressung in ten Zusammenklebens benachbarter Fäden, oder aber Fäden zugegeben werden, aber in diesem Falle wereine Titerveränderung des gesponnenen Garns zur 55 den die Vorteile, die sich aus nicht klebrigen festen Folge haben. Elastomerkörnern ergeben, nicht ausgenutzt. Vor-Drittens ist es bei einigen Anwendungen wesent- zugsweise erfolgt die Zugabe, kurz bevor das ge-Iich, ein Zusammenkleben der einzelnen Fäden jen- schmolzene Elastomer in feste Beschickungsikörner seits des Konvergenzpunktes zu vermeiden, insbe- verarbeitet wird.

sondere wenn Stapelfasern hergestellt werden oder 60 Das Amid oder die Amide können gemäß der Er-

wenn die Fäden zur Herstellung einer Bahn aus- findung auf die Beschickungskörner aufgebracht wer-

gebreitet werden sollen. den, bevor sie in dem Schmelzspinnverfahren verwen-

Eine weitere Schwierigkeit, die beim Schmelz- det werden. Dies kann beispielsweise dadurch ge-

spinnen der genannten Elastomeren auftritt, bestellt schellen, daß man sie mit den Elastomerkörnern

darin, daß die Schmelztemperatur, d. h. die Tempe- 65 rommelt oder die Elaslomerkörner mit einer Lösung

ratur des geschmolzenen Polymers in der Spinnvor- des Amids oder der Amide beschichtet und das

richtung, so niedrig wie möglich gehallen werden Lösungsmittel abdampft,

muß, um sowohl die Schwierigkeiten klein zu halten, Natürlich kann die Schmelzviskosität des Elasto-

3 4

mers auf einen solchen niedrigen Wert herabgesetzt von Polymerkörnern extrudiert wurde. Die relative werden, daß die physikalischen Eigenschaften der Viskosität einer Probe dieses Polymers war 29,6.
extrudieren Gegenstände In abträglicher Welse be- Das Stearamid enthaltende monoflle Garn von aneinnußt werden, wenn die Amide gemäß der Erfln- nähernd 70 den, das aus dem obengenannten PoIydung in solchen Mengen zugegeben werden, die nötig 8 mer schmelzgesponnen war, wurde von dem Garnsind, um den gewünschten Grad von Klebfreiheit zu körper, auf welchem es aufgespult worden war, in erzielen. In diesem Falle ist eine Vlskositätsstabilisle- einer Richtung Im wesentlichen parallel zur Längsrung nötig, um der übermäßigen Viskositätsherab· achse des Garnkörpers abgezogen und auf einen ansetzung entgegen zu wirken. Wegen der Möglichkeit deren Garnkörper aufgespult. Ein Spannungsmesser einer unerwünscht großen Viskositätsherabsetzung to wurde in den Garnweg eingeschaltet. Beim Abspulen sollte die Menge des dem Elastomer zugesetzten des Garns mit einer Geschwindigkeit von 548,6 m/ Amids so niedrig wie möglich gehalten werden, als Min wurde eine Spannung von 2,5 g an der Meßvores sich mit der Erzielung der gewünschten Klebrig- richtung angezeigt. Ein Garn, das kein Stearamid entkeitsverringerung vereinbaren läßt. hielt, ergab unter den gleichen Bedingungen eine

Andere Materialien, wie z. B. Füllstoffe, Pigmente »3 Spannung von 5 g.

u. ä., können dem Elastomer zugesetzt werden, so- Beim Schmelzspinnen des Stearamid enthaltenden lange derartige Materialien nicht den Effekt des Garns konnten die extrudierten Fäden an einer Stelle Amidzusatzes beeinträchtigen. Zwar werden reine etwa 91,5 cm unterhalb der Spinndüsenplatte zugesättigte aliphatische Fettsäureamide mit einer ge- sammengeführt werden. Wenn jedoch kein Stearamid gebenen Kohlenstoffzahl bevorzugt, und zwar nicht ao anwesend war, dann konnte die Zusammemführung nur deshalb, weil sie überlegene Klebrigkeitsverringe- nicht näher als ungefähr 183 cm von dei Spinnrer sind, sondern auch deshalb, weil sie verhältnis- düsenplatte erfolgen, ohne daß das Garn an der FUhmäßig reaktionsträge sind, aber es sind immer Ver- rung klebenblieb.

unreinigungen in handelsüblichen Produkten vor- Weiterhin konnten bei Anwesenheit von Stearamid

handen, und solche Verunreinigungen wie ungesät- »$ die gesponnenen Fäden ohne Zusammenkleben unter

tigte Säureamide und Amide mit einer niedrigen Verwendung der bekannten Saugpistolenvorrichtung

Kohlenstoffanzahl können in den gemäß der Erfin- geführt und in eine Bahn ausgebreitet werden. Wenn

dung verwendeten Amiden in einer Menge bis zu kein Stearamid anwesend war, dann war «lies un-

lO°/o vorhanden sein, ohne daß ihr Verhalten über- möglich, da die Fäden in der Pistole aneinander-

mäßig ungünstig beeinflußt wird. 30 klebten und auch an den Pistolenwandungen kleben-

Zwar wird die Zugabe eines einzigen Amids be- blieben. Die physikalischen Eigenschaften (Reiß-

vorzugt, aber Gemische aus Amiden innerhalb des festigkeit, Dehnbarkeit und elastische Rückbildung)

Bereichs der vorliegenden Erfindung können eben- des Garns mit und ohne Stearamid waren nahezu die

falls verwendet werden. Solche Gemische sind unter gleichen,

verschiedenen Handelsnamen verfügbar. 35 B e i s ρ i e 1 2

Zwar bezieht sich die vorliegende Erfindung in

erster Linie auf Polyether- oder Polyesterurethan- Ein Polymer wurde wie folgt hergestellt: 720 g elastomere, aber es wird darauf hingewiesen, daß sie Polyäthylen-neopentylen-7,3-adipat (Molekulargeauch auf Polymergemische oder Mischpolymere, die wicht 1760) und 151,7 g Bis-(4-isocyaniU-cyclosolche Elastomere enthalten, angewendet werden 40 hexylj-methan wurden unter Stickstoff bei 50° C gekann, wenn dem Problem einer übermäßigen Kleb- mischt und dann 2 Stunden auf 100° C erhitzt, rigkeit begegnet werden soll. Nach dem Abkühlen auf 6O⁰C wurden 31,3g Bis-

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Bei- hydroxyäthoxybenzol unter Rühren zugegeben. Die

spiele erläutert. Temperatur wurde auf 19O⁰C erhöht, und das

45 Mischen wurde bei dieser Temperatur 1 Stunde lang

Beispiel 1 fortgesetzt. Das auf diese Weise erhaltene Polymer

wurde extrudiert, in Wasser abgekühlt und η Chips

Ein schmelzspinnbares Polyesterurethanelastomer (große Körner) geschnitten,

wurde wie folgt hergestellt: Die Polymerchips wurden mit verschiedenen Zu-

2500g Poly-(70/30-äthylen/propylen)-adipat und 50 Sätzen mittels technischer Methylalkohollösungen be-390 g Butandiol wurden in einem Reaktionsbehälter schichtet. Nach Entfernung des Lösungsmittels und bei 50⁰C gemischt. 950 g Hexamethylendiisocyanat nach dem Trocknen wurde das Polymer zur Herwurden dann zugegeben, und das Gemisch wurde auf stellung von Fäden schmelzextrudiert, die ohne Ap-190° C erhitzt. Nachdem die Reaktion zu Ende war, pretur auf einen Spinnkuchen aufgespult wurden. Es etwa 100 Minuten nach der Zugabe des Isocyanats, S5 wurde eine Spinndüsenplatte mit fünf Löchern verwurde das erhaltene Polymer extrudiert, in Wasser wendet, die Extrusionsgeschwindigkeit war 1,7 g/Min., abgeschreckt und in Körner geschnitten, die sich für und die Aufspulgeschwindigkeit betrug 60,9 m/Min., die Zuführung in einer Schmelzspinnvorrichtung wobei ein Garn mit fünf Fäden und einem fiter von eigneten. annähernd 230 den erhalten wurde. Die Auspreß-

Das auf diese Weise hergestellte Polymer hatte 60 temperatur betrug 200° C.

eine relative Viskosität von 39,4. Die relative Vis- Für die Reihe von Zusätzen, die in Tabelle 1 gekosität wurde durch das normale Lösungsverfahren zeigt sind, wurden zwei Beobachtungen gemacht, gemessen, wie es beispielsweise für Nylon-6,6 ver- Der Grad der Haftung zwischen den Chips wurde wendet wird, wobei jedoch o-Chlorphenol als durch Gießen derselben bestimmt. Die Abzugs-Lösungsmittel an Stelle von Ameisensäure verwendet 65 geschwindigkeit wurde unter Verwendung eines wurde. Annähernd 1 Gewichtsprozent Stearamid Übertragers gemessen, wenn das Garn vom Garnwurde dem obigen Polymergemisch zugegeben, und körper mit einem Rollenabzug von 30,5 cm/Sek. abzwar etwa 10 Minuten bevor dieses zur Herstellung gezogen wurde.

ΓΘ94'493

Tabelle

bei verschiedenen Zusätzen

JSusat*

Konzentration

de« Zusalie»

im Polymer

(Gewichtsprozent) Heflune
Innerhalb
der Chips

Abzugsspannung

ungesättigtes Amid
zum Vergleich

Stearamid 1
Stearamid J

Oleamid
Oleamid
Rizinolamid

Benzamid

aromatisches Amid zum Vergleich

Propionamid

kurzkettiges aliphatisohes Amid zum Vergleich ... Nichts

* Unmeßbar.

Bei einem Gehalt von 2⁰Zo waren Stearamid, Oleamid und Stearinsäure in bezug auf die Verringerung der Klebrigkeit zufriedenstellend, aber es bestand auch eine übermäßige Herabsetzung der relativen Viskosität. Bei einem Gehalt von I⁰Zo ist Stearamid gegenüber Oleamid und Stearinsäure außergewöhnlich überlegen, und die relative Viskosität wird nicht übermäßig herabgesetzt. Die Verwendung von ungesättigten Amiden ist außerdem deshalb unerwünscht, weil sie zu klebrigen Verharzungsprodukten führen, so daß die Garnabzugsspannung laufend verschlechtert wird.

1 2

1 2 2 niedrig
niedrig

niedrig
hoch

hoch

hoch
hoch

0* 0

1,2 0,5 1,5

1,6

1,6 2,1

Beispiel 3
Eine Reihe von handelsüblichen oberflächenakü-

a5 ven Materialien wurden als Zusätze untersucht, wobei als Polymer ein Elastomer verwendet wurde, das aus 3100 g Polyäthylen-heopentylen-(7/3)-adipat, 265,3 g Bishydroxyäthoxybenzol und 500 g Hexamethylendiisocyanat durch Erhitzen auf 19.O⁰C und

Rühren während 90 Minuten erhalten worden war. Die Auspreßtemperatur war 175° C. Die anderen Bedingungen waren wie im vorhergehenden Beispiel. Die Abzugsspannungen vom Garnkörper sind in Tabelle 2 angegeben.

Tabelle

Abzugsspannungen von Garnkörpern aus Elastomergarnen, wenn die Chips mit 2% Zusatz beschichtet sind

Zusammensetzung des Zusatzes

Abzugsspannung

(g)

Amid, erhalten aus hydrierten Talgfettsäuren. Annähernde Zusammensetzung:

75⁰ZoC₁₈ gesättigt, 22 «/o C₁₆ gesättigt und 3% C₁₈ ungesättigt (erfindungsgemäß)

Amid, hergestellt aus Kokosnußfettsäuren. Annähernde Zusammensetzung:

8⁰ZoC₈ gesättigt, 7% C₁₀ gesättigt, 49°/oC_ls gesättigt, 17°/oC₁₄ gesättigt, 9⁰ZoC₁₆ gesättigt und 8°/oC₁₈ ungesättigt (erfindungsgemäß)

Amid der annähernden Zusammensetzung:

6°/o C_1n gesättigt und 94⁰Zo C₁₈ ungesättigt (zum Vergleich)

Stearylstearat (zum Vergleich)

Sekundäres Ainin, hergestellt aus hydrierten Talgfettsäuren (zum Vergleich

Octadccyltrimcthylamnioniumchlorid (zum Vergleich)

12-Hydroxyslearinsäurc (zum Vergleich)

n-Octndcciinniiril (zum Vergleich)

Nitril aus hydrierten Talgfeüsiiuren (zum Vergleich)

Nichts (zum Vergleich)

0,5

0,5 0,7

0,7 0,7 1,6 2,0 2,0

Ί I

Aus den Tabellen 1 und 2 geht eindeutig hervor, daß nur geradkettige gesättigte aliphatische Monoamide mit einer KohlenstofEzahl von mehr als 8 die Garnabzugsspannung auf brauchbare Werte senken. Zwar ergibt das überwiegend aus ungesättigten Amiden mit 18 Kohlenstoffatomen bestehende Produkt ebenfalls eine ziemlich niedrige Garnabzugsspannung. Wie jedoch bereits erwähnt, führen ungesättigte Amide auf den Fäden im Laufe der Zeit zu klebrigen Harzprodukten, welche die Fäden gelb machen und außerdem die Garnabzugsspannung stark erhöhen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Fäden und Folien durch Schmelzextrudieren von Polyesteroder Polyätherurethanelastomeren, dadurch gekennzeichnet, daß man Elastomere ver-

wendet, denen vor ihrer Verformung zu Beschikkungspolymerkörnern oder zu Fäden bzw. Folien ein oder mehrere geradkettige gesättigte aliphatische Monoamide mit einer KohlenstofEzahl von mehr als 8 in Mengen bis zu 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Elastomer, zugesetzt worden sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Elastomer-Amid-Gemisch verspinnt, wobei die Kohlenstoffzahl von mindestens 90% des Amids oder der Amide zwischen 16 und 20 liegt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Elastomer-Amid-Gemisch verspinnt, dem das Amid oder die Amide in einer Menge zwischen 0,5 und 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Elastomer, zugegeben worden sind.