DE1807144A1

DE1807144A1 - Fibrillierter Faden

Info

Publication number: DE1807144A1
Application number: DE19681807144
Authority: DE
Inventors: Prevorsek Dusan Ciril; Pedersen Jack Raymond; Pietrusza Edward Walter
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1967-11-06
Filing date: 1968-11-05
Publication date: 1969-06-12
Also published as: US3539663A

Description

NWALT

Polio 13063 R/W

Allied Chemical Corporation, New York, N.Y. , USA Pibrillierter Faden Syηthetie de thermoplastisohe Polyamide, insbesondere das Kondensationaprodukt von 1>6-Hexamethylendia«ln und Adipinsäure, das gewöhnlich als Nylon-66 bezelohnet wird,

und Polyoaprolaotam, das gewöhnlich als Nylon-6 bezeichnet wird, werden in großem Umfange für die Herstellung von

Filmen und Folien, Preßkörpom und Fäden verwendet, wobei μ

die ungewöhnlich hohen Festlgkeitseigensohaften dieser

Polyamide von Vorteil sind« Wenn Jedooh ein Einzelfaden

aus einem solohen Polyamid zu Fasern gespalten werden soll, muß der Faden aus einer» Gemisch nicht miteinander mischbarer oder verträglicher Polymerer gesponnen werden.

Dar fibrillierte oder zerfaserte Faden gemäß der Erfindung besteht aus einem Gemisch eines Polyamids,insbesondere Polyoaprolaotam oder Polyhexamethylenadipinsäureamid, und einem nicht damit verträglichen Polymer und ist dadurch gekennzeichnet, daß das nicht mit dem Polyamid

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BAD ORiGfHAL

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verträgliche Polymer ein Sulfonpolyester let« der in einer Menge von etwa 20 bis 50 Gew.-# in dem Qemiaoh anwesend. 1st»

Der Polyester ist vorzugsweise ein Polykondensation»- produkt von l,4-Bls-(p-hydroxycuinyl)«benzol, ^,^'Dicarboxy» phenylsulfon und Adipinsäure odor von Bisphenol-A, 4,^'DloarboxydiphQnylsulfon und Adipinsäure» Der fibrillIerte Faden gemäß der Erfindung eignet eich für die Herstellung von Geweben von gutem Griff und verhältnismäßig hohem Baueoh.

Die in den FKden anwesenden Sulfonpolyester können aowohl aliphatieohe ala auoh aromatische Sulfonpolyeattr, wie •1· in den USA-Patenteohriften 2 805 213« 2 899 *09 und 3 228 913 sowie in den in diesen Patent«ohrif*en ftnannten Patentsohriften und in der USA-Patentanmeldung Serial Wo. 641 129 vom 25. Mai 1967» die SuIfonpolyesttr nit wiederltahrenden Einheiten der Formel

in· der A ein zweiwertiger aromatieohar Heat »der oder mehrere Phensrlen- oder irabetituaarfc· fhenylengruppen enthält, int» betrifft_#τ^·1η. Per auai'onpolytater kenn auch «lh Cqpolyeßttr sein, wia er

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erhalten wird» wenn man einen Tell dee aliphatischen oder aromatischen Ausgangssulfons durch verschiedene Dicarbonsäuren, einschließlich aliphatiacher Säuron., wie Oxalsäure, Bernsteinsäure, Adipinsa*ur'ö,Suberin8iiure, a-Xthylsuberinsäure, Sebacinsäure, Dodeoandioarbonsäure, α,α-Diilthyledipinoäure und dgl.; substituierte aliphatisch«! Säuren, wie o-, m- und p-Fhenylendiessigsäure und o-Phenyloneesig-B-propionsäure; und aromatische Dicarbonsäuren, wie Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, ^,VDiphenyldicarbonsHura, 4,4'DlphenylätherdioarbonBäure, 4,4^fDiphenylmethandloarbonsäure, 2,2*-Bis-(4-dioarboxydiphenyl)-propan und dgl. ersetzt. Wonlgstens etwa 10 HoI-^ der Ausgangedioarbonsäure sollen aus einem aromatischen oder aliphatischen SuIfon bestehen.

Polyamid let ein Homopolyamid oder CopeIyamid, das weniger als 20$ an einem modifizierenden Bestandteil, d.h« einer zweiten Säure, einem zweiten Amin, einem Lactam, «fit Caprolaotam usw., ent hält. Diese Copolyamide können noch andere Verknüpfungen,wie Estergruppen, enthalten. Wenigsten« 7Q)I 4er verknüpfenden Gruppen in dem Polymer |

nüssen jedooh Anldgruppen sein und das Polyamid muß •in ao hohe* Molekulargeiiicht und entsprechende andere Blgentohafttn haben, dafl es sieh sur Padtnbildung eignet. W» Polyamide und Copolyamide kennen aliphatisch, •lipbatisch-aroiBatieoh, heterocyclisch usw. sein. Vor-Eugswelse sind die Polyamid· aus aliphatischen Diaainen erhalten. Btlspielt für geeignete Diamine sind XthylendlasiLn, Propylendiamin« Bufcylendiamln, Tetraatthylendiamin, Pentaetthylendiaein, Htxanethyi«ndi«jBln_f p-Xylyltndiaoin, P-Phenylendiamin usw.

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ORIGINAL INSPECTED

Diese Diamine können mit irgendwelchen für die Herstellung von Polyamiden geeigneten Dicarbonsäuren oder deren Derivaten umgesetzt werden. Beispiele für geeignete Dicarbonsäuren sind Oxalsäure« Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure« Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure, Hexahydrofcerephthalsäurs, Cyolohexylendiearbonsäure usw.

Das Gemisch von Polyester und Nylon kann hergestellt werden, indem man ein Gemisoh aus etwa 20 bis 50$ und vorzugsweise etwa 25 bis 40 Gew.~# Polyester bei einer Temperatur, bei der das geschmolzene Gemisoh sioh au Fäden verspinnen läßt, mit dem Nylon vermischt. Die Temperatur kann zwischen dem Sohrn©Izpunkt der Komponente des Gemisches mit dem höchsten Schmelzpunkt bis zu der Zersietzungstemperatur der Polymeren liegen. Vorzugsweise werden Temperaturen von etwa 25O^CC bis etwa 220⁰C angewandt. Nylon und Sulfonpolyester können,bevor sie geschmolzen werden, trocken miteinander vermisoht werden, oder das Vermischen kann in der Schmelze erfolgen. Das Vermischen der Schmelzen kann zweckmäßig durch Rühren oder Extrudieren erfolgen. Um einen Abbau des Polyamids zu verhindern, erfolgt das Vermischen vorzugsweise unter Ausschluß von Feuchtigkeit, d.h. in einer trockenen inerten Atmosphäre.

Alternativ können die Gemische hergestellt werden, Indern man Nylon und Polyester in einem geeigneten Lösungsmittel löst und entweder durch Verdampfen des Lösungsmitteln oder durch Zugabe eine* Nioht-Löaungemittola für die Polyveren zu der Lösung das Polymergemisoh von der Lösung abtrennt.

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Öle Gemische können zu Folien verarbeitet und dies© dann zu Streifen zerschnittan und f!brilliert werden, odor die Gemische können zu Einzelfäden versponnen und diese dann in üblicher Weise vorstreckt werden» Im allgemeinen vrirä das Oemisoh geschmolzen, durchmischt und in einem einstufigen Verfahren zu einem Einzelfaden extrudiort oder zu oiner Folie oder einenr. Film, der dann zu St reif on zerschnitten wird, verformt. Der Einzelfaden oder Streifen kann dann in geeigneter Weise« beispielsweise wie in der Patentanmeldung P (Folio 1? 062 der gleichen Anmelderin vom gleichen Tag) beschrieben» fibrilliert oder zerfasert werden. Das Verfahren dieser Patentanmeldung besteht darin, daß man den Faden oder das Band zunäohst einer kräftigen mechanischen Vorbehandlung zur Erhöhung dee Verhältnisses Oberfläche zu Volumen unterwirft und dann die Fasern dos GefUges mit einem Luftstrahl hoher Geechwindigkeit auselnande rspreit zt.

Die physikalischen Eigenschaften des Fadens oder Streifens können durch Variieren von Art und Menge der Polyesterkomponente modifiziert werden. Beispielsweise kann durch Versnischen eines Nylons mit einem Polyester von niedrigerer reduzierter Viskosität ein Gemisch, dessen Viskosität geringer ist als die des Nylons und von dem Mengenanteil Polyester abhängt, erhalten werden. Duron Verwendung bestimmter Polyester kann die Zugfestigkeit des Nylons erhöht werden. Andererseits kann durch Zugabe bestimmter Polyester die dauernde Verformung ( set), die Nylon unterliegt, wenn es einer Beanspruchung unterliegt» verringert werden. Die Veränderung der Eigenschaften des Nylons bei Zugabe eines bestimmten Polyesters lot nicht genau

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SAD

vorauseagbar, kann aber leicht durch Versuoh ermittelt werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veransohaulieht.

Beispiel 1

A. Herstellung aromatischer Sulfonpolyestar aus 1,4-BiS"(p-hydroxyoumyl)-bensol

Ein Gemisch von 52 g (0,3.5 Mol)
benzol, 25,8 g (0,075 Mol) V*^f£

sulfon, 13,7 g {0,075 Mol) Adipylchlorid, 0,35 S Magnesium· pulver und 700 ml frisch destilliertem 0-Dichl.orbsnjsol wurde in einen 1000»ml«-Rundlcolben mit Kühler, Rührwerk und Gaseinleitungsrohr ©ingebracht. Das Gsmisch wurde Rüokflufl (IBo¹Q) erhitzt, wobei aich Chlorwasserstoff wickelte. Das Gemisch ifwrde untez· sinsr Stickstoff atmosphäre nooh 17 Stunden erhitst, wobei eine leicht bräunliohe, klare, viskose Lösung erhalten wurde. Di©a© Lösung wurde durch Glaswolle filtriert und dann abkühlen gelassen.

Dann wurde sie in einzelnen Anteilen, von Jo etwa 200 ml

gegossen in 1,5 1 Isopropanol in einem l?arlng«Mische^r* Das Polymer fiel aus, wurde abfiltrierfc und dann einmal in cJghi Mischer mit Isopropanol gewaschen und abfiltriert. Dann tmrde es nooh einmal eine halbe Stunde lang mit 1000 ml am RUokfluS koohendem isopropanol gewaschen, abfiltriert und etwa 17 Stunden unter vermindertem Druck bai 80 Mb 9&C getrocknet. Man erhielt 78 g trockenes Copolymer mit einer reduzierten Viskosität in m-Cresol (0,52 ß ,)?' 100 ml ««Cresol bei 25*C) von 0,96. Der Plloiäpunkt in olnera KapillRrrohr ergab sich zu 840 bis 280^cC. Die GlasUb®rg*ng;s~ temperatur, bestimmt durch thermische Differentialanalyse, betrug 161⁴C.

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B. Herstellung von 8ulfonpolyester/^ylon-6-«Qemi8ohen

1.) 45 g Polyoaprolaotaia mit einer reduzierten Viskosität in m-Cresol von 1*8 und 30 g des SuIfonpolyesters von Teil A wurden miteinander vermisoht und unter vermindertem Druok bei einer Temperatur von 80 bis 90¹C getrocknet, und dann unter Verwendung eines Extruders mit einem Schneckendurohmesser von 12,7 mm und einem Verhältnis länge zu Durohmesser der Schnecke von 24si zu einem Einzelfaden extrudiert. Die Extrudertemperatur wurde an den Kontrollstellen auf 327¹C, 343% und 343^ eingestellt. Unter einem RUokdruok (back pressure) von etwa 140 kg/cm² wurde ein Einzelfaden mit einem Durchmesser von 3#2 mm extrudiert. Dieser Paden wurde in Wasser gekühlt und pelletisiert, und die Pellets wurden drei Tage unter vermindertem Druok bei einer Temperatur von 80 biß SQ⁰Z getrocknet. Man erhielt 54 g eines Gemisches aus 60# Nylon-6 und 4o# SuIfoncopolyester mit einer reduzierten Viskosität von Ij73 in m-Cresol.

2.) Dieses Verfahren wurde unter Verwendung von 75 g Poly» caprolaotan und 25 g des Sulfonoopolyesters wiederholt. Man erhielt 90 g eines Gemische» aus 75# Nylon-6 und 25Jf Sulfonpolyester mit einer reduzierten Viskosität von 1*88.

C. Verspinnen von Sulfonpolyester/kylon-6-Genisohen und Verstrecken der Fäden.

1·) Das in B ( 1) erhaltene Gamieah wurde mit einem Kolbenextruder durch ein Spinnlooh von 0,43 mm Durohmesser versponnen» Vor und während der Beschickung des Extruders wurde dieser mit Stickstoff gespült. Die Temperatur der Schmelze betrug 275% und die Temperatur des Spinnlochs Der Faden wurde mit einer Geschwindigkeit von

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4,88 m/min aufgenommen und in Luft und Eiswasser gekühlt. Der so erhaltene 0,5«mm«Faden wurde voratreckt, indem man ihn um ein© sich mit einer Oberfläohengesehwlndigkeit von 91 cm/min drehende Lieferrolle dann über einen Heiztoloolc von 175^ und dann über eine sich mit einer OberflMohanpee-

. . , drehende Ro:,^.

sohwindigk©it von 274 cm/min (Verstreokungsverhältnis 3U)TT führt®. Der erhaltene Faden hatte eine glatte Oberfläch® und zeigte keine Flbrlllierung.

Ein Teil des verstreckten Fadens wurde dann in einem Siliconölbad von 19O⁰C bei einer Liefergeschwindigkeit von 91 cm /min und einer Aufnahmegeschwindigkeit von 165 cm/min über in diesem Bad angeordnete Walzen vorstreckt, eo daß daß GöQamtverstreckungeverhältnis 5*4*1 betrug. D©r erhaltene Faden hatte eine glatte Oberfläche und saigta keine Fibrilliorung.

Ein weiterer Teil des im Verhältnis 5:1 verst reckten Fadans wurde in dem Siliconölbad bei 195*0 mit einer Lief ergoeohwindigkeit von 91 cm/min und einer Aufnahmegeschwindigkeit von I80 cm/min weiter verstreckt. Der Faden wurde auf den in dem Siliconb'l angeordneten Walzen abgeflacht und zu endlosen Fasern aufgetrennt. Es erfolgt® jedoch Fadenbruch und der Ve rau oh wurde mit einer Auf nahm© geschwindigkeit von I65 cm/min wiederholt. Diesmal wurde der Faden zu endlosen Fasern, die keine freien Enden zeigten und über die gesamte Länge des Fadens verliefen, aufgetrennt.

2.) Das in B (2) erhaltene Gemisch wurde in einem Gaarhsometsr· unter Verwendung eines Spinnloohs von 0,48 mm Durchmesser versponnen« Die Temperatur der Schmelze betrug 275% und die Temperatur des Spinnlooha 280%. Der gesponnene Faden wurde mit einer Geschwindigkeit von 10,06 m/min auf« ■genommen und in Luft und Eiewesser gekühlt. Dar so ei.'h

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0,6-mm-Faden wurde über einem Heizblook von 175⁸C im Verhältnis 3:1 veratreokt. Der vorstreckte Faden hatte eine glatte Oberfläche und zeigte keine Fibrlllierung*

Sin Teil dieses im Verhältnis 3:1 verstreckten Fadens wurde erneut über einem Heizblook von 19O⁰C verstreckt, so daß das Gesamtverstreoktmgsverhältnis 5,2:1 betrug. Der erhaltene Faden hatte eine glatte Oberfläche und zeigte keine Fibrin ie rung.

Ein weiterer Teil des im Verhältnis 3:1 verstreckten Fadens wurde erneut in einem Siliconölbad von 195% bis zu einem Gesamtverstreckungs verhält η is von 5,2:1 verstreckt. Der Faden wurde in viele endlose Fasern aufgetrennt.

Beispiel 2

A. Herstellung von aromatischem Sulfonpolyester aus Bisphenol-A

Bin Gemisch von 250,8 g Bisphenol-A, umkristallisiert aus Toluol, 121,0 g Adipylohlorld, 150,7 g 4,4-JDlohlorcarbonyldlphenyleulfon, 2,0 g Magneeiumpulver und 3500 ml frisch destillierte« o-Dichlorbanzol wurde in einen 5-1-Drelhalsrundkolben mit Kühler, Rührer und Gaseinleitungsrohr eingebracht» Das Gemisch wurde zum RUokfluQ erhitzt, wobei sich Chlorwasserstoff entwickelte. Das Gemisch wurde dann 16 i/2 Stunden unter einer Stickstoff atmosphäre weiter erhitzt. Die erhaltene Lösung wurde durch Glaswolle filtriert und dann in 2 1 Xeopropanol , gegossen, wobei eine teigartige Masse erhalten wurde. Dieae Masse wurde in einem Waring-Mischer mit. Xsopropanol versetzt, und das Produkt wurde abfiltriert. Man erhielt 370 g Copolymer mit einer Glasiibergangstemperatur,, gemessen durch thermische Differentialanalyse, von 140 bis 143⁶C, einer reduzierten Viskosität von 1,21 und einem Fließpunkt, bestimmt in einem Kapillarrohr, von 260 bis 280*. ₉₀₉824/1273

B. Herstellung eines Sulfonpolyester /Nylon~6-GemiechG3 und eines Fadens daraus

700 g Nylon-6 mit einer reduzierten Viskosität in m-Cresol von 1,8 und 300 g Biaphanol-A-Sulf copolyester (Belepiel 2 A) wurden miteinander vermischt, und das Gemisch wurde über Nacht bei 120% und einem Drüok von 0,06 mm Hg getrooknet. Das getrocknete Gemisoh wurde durch ein l,27~mm-Spirmlooh mit einem Druok von etwa 200 kg/om im Splnnlooh zu einem Einzelfaden ext radiert, und der Faden wurde in Wasser gekUhlt. Han erhielt einen Faden mit einem Durchmesser von 1,3 mm, der mit einer Geschwindigkeit von lh m/min aufgenommen wurde.

C, Verstreoken des Sulfonpolyeatar^ylon-o-Padans

Der Faden wurde in einem Silioonölbad von 175% Über Walzen im Verhältnis 3:1 veretreckt. Der vorstreckte Faden «rar glatt und zeigte keine Fibrillierung. Dieser verstreokte Faden wurde dann wiederum in dem Siliconölbad bei 190Φ Über Walzen vorstreckt, so daß das Gesamtverstreokungsverhältnls 5,75:1 betrug. Das Produkt zeigte kleine von der Oberfläche herausragende Fibrlllen oder Fasern» und beim Ziehen teilte sich der gesamte Faden in Flbrlllen oder Fasern.

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Claims

Patentansprüche

1. Fibrillierter Faden «us einem GeinlBoh eines Polyamids« insbesondere Polycaprolaefcam oder Polyhexaaiefchylenadipinsäureamid, und einem damit nicht mischbaren Polymer« dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Gemisch des Polyamids mit etwa 20 bis 50 Gew.-^ eines Sulfonpolyesters besteht«

2. Fibrillierfcer Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennze lohnet..* daß der PolyeLter das Kondensationsprodukt von 1,4-Bis-(p-hydroxycumy1)-benzol$ 4,4^lDicarboxydiphGnylsulfon und Adipinsäure oder von Biephenol-A, ^,^'Dicarboxydiphenylsulfon und Adipinsäure ist.

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