DE1938956C3

DE1938956C3 - Process for the production of fine denier threads from copolyamides

Info

Publication number: DE1938956C3
Application number: DE19691938956
Authority: DE
Inventors: Harry Dr.; Falkai BeIa von Dr.; Reichle Alfred Dr.; 4047 Dormagen Kubitzek
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Filing date: 1969-07-31
Publication date: 1978-01-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feintitrigen Fäden aus Copolyamiden.The invention relates to a process for the production of fine denier threads from copolyamides.

Es ist bekannt, daß man Copolyamide aus verschiedenen Lactamen, Aminosäuren und Dicarbonsäuren mit Diaminen herstellen kann. Diese Copolyamide zeigen bei verminderter Kristallisationsneigung eine erhöhte Löslichkeit bei fallender Dichte und fallendem Schmelzpunkt, weil ihre Grundbausteine, von wenigen Ausnahmen abgesehen, nicht polymerisomorph sind. Das Maximum der Schmelzpunkterniedrigung wird in der Regel dann erreicht, wenn der Anteil der Komponente, die das tiefer schmelzende Homopolymere bildet, 35 — 40% des Cokondensates beträgt (siehe Houben-W ey I, Band 14/2, S. 153).It is known that copolyamides from various lactams, amino acids and dicarboxylic acids can be used with Can produce diamines. These copolyamides show an increased tendency to crystallize with a reduced tendency to crystallize Solubility with falling density and falling melting point, because their basic building blocks, with a few exceptions apart from that, they are not polymer isomorphic. The maximum of the lowering of the melting point is in the Usually achieved when the proportion of the component that forms the lower-melting homopolymer 35 - 40% of the cocondensate is (see Houben-W ey I, Volume 14/2, p. 153).

Bekanntlich unterscheiden sich Fäden und Fasern aus Cokondensation aus statistisch verteilten, nicht polymer-isomorphen Komponenten mit geringen Anteilen einer zweiten oder dritten Komponente nur wenig von Fäden und Faserr. aus den reinen Homopolyamiden, wohingegen eine 10-50%ige Beimischung einer statisch in der Polymerkette verteilten, nicht polymerisomorphen zweiten oder dritten Komponente, die Eigenschaften der Copolyamide bereits so stark verändert, daß sie für viele Einsatzgebiete von besonderem Interesse werden. Zu den besonderen Eigenschaften gehören in erster Linie die ausgeprägte Schrumpfneigung in Heißluft, Heißdampf oder siedendem Wasser und die mit der Schmelzpunktdepression einhergehende Verklebungsneigung bei reduzierten Temperaturen der aus diesen Copolyamiden erspinnbaren Filamente. Während derartige nicht-isomorphe Copolyamide in Pulver-, Granulat- oder gelöster Form mannigfache technische Verwendung finden, haben Fäden oder Fasern aus diesen Copolyamiden — außer als Zweitkomponente in Bikomponenten-Fäden und -Fasern — keine Bedeutung erlangt, da technisch brauchbare Verfahren zur Herstellung von feintitrigen Fäden und Fasern aus stark modifizierten Copolyamiden aus nicht polymer-isomorphen Bausteinen nicht zur Verfugung stehen.It is known that threads and fibers from cocondensation differ from statistically distributed, non-polymer-isomorphic ones Components with small amounts of a second or third component only a little of Threads and fibers from the pure homopolyamides, whereas a 10-50% admixture of a statically distributed in the polymer chain, non-polymer isomorphic second or third component, the Properties of the copolyamides have already changed so much that they can be used in many areas of application be of particular interest. The special properties include, first and foremost, the pronounced Shrinkage tendency in hot air, superheated steam or boiling water and that with the melting point depression associated tendency to stick together at reduced temperatures of those spinnable from these copolyamides Filaments. While such non-isomorphic copolyamides in powder, granulate or dissolved form Find diverse technical uses, have threads or fibers made of these copolyamides - except as a second component in bicomponent threads and fibers - has no significance because it is technical useful processes for making fine denier filaments and fibers from highly modified copolyamides made of non-polymer-isomorphic building blocks are not available.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von feintitrigen Fäden und Fasern aus Copolyamiden mit 10 bis 50 Gew.-% an nicht polymer-isomorphen Cokomponcnten nachdem Schnielzspinnvcriahren.The object of the present invention is to provide a method for producing Fine denier threads and fibers made from copolyamides with 10 to 50% by weight of non-polymer-isomorphic cocomponents after Schnielzspinnvcriahren.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man die Fäden unmittelbar nach Verlassen des Spinnschachtes in einer Galettenstreckvorrichtung, bestehend aus Abzugsgalette mit Umlenkrolle und Streckgalette mit Umlenkrolle, mit einem Streckverhältnis von 1 :1,5 bis 1 :3,0 bei Galettentemperatureri zwischen 20° und 30⁰C verstreckt, dann mindestens 30 Minuten lagert und anschließend entweder bei Temperaturen zwischen 20° und 100⁰C auf einer Streckzwirnmaschine auf ein ίο Endstreckverhältnis von 1 :3,0 bis 1 :5,2 nachverstreckt oder kräuselt und auf Stapellänge schneidet.This object is achieved in that, immediately after leaving the spinning shaft, the threads are placed in a godet stretching device, consisting of a take-off godet with a deflecting roller and a stretching godet with a deflecting roller, with a stretching ratio of 1: 1.5 to 1: 3.0 at a godet temperature between 20 ° and 30 ⁰ C stretched, then stored for at least 30 minutes and then either ^{post-stretched or crimped and cut to staple length either at temperatures between 20 ° and 100 0} C on a draw twister to a final draw ratio of 1: 3.0 to 1: 5.2.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglich! die Herstellung von feintitrigen Filamenten (l-50dtex) aus Copolyamiden mit 10-50%igen Coanteilen, dieThe method according to the invention makes it possible! the production of fine denier filaments (l-50dtex) from copolyamides with 10-50% Co proportions, the

is statistisch verteilt und nicht polymer-isomorph sind. Sie ermöglicht besonders die Herstellung solcher Copolyamidfäden und -fasern, die sich durch einen hohen Schrumpf in Heißluft, Heißdampf oder in siedendem Wasser und/oder durch einen bei relativ tiefen Temperaturen liegenden Schmelz- bzw. Verklebungsbereich auszeichnen. Es sind dies insbesondere die Copolyamide aus 10-90% Capralactam und 90-10% Aminoundekansäure, 90—10% Laurinlactam oder Salzen aus Dicarbonsäuren und Diaminen oder auchis statistically distributed and not polymer-isomorphic. she particularly enables the production of such copolyamide threads and fibers, which are characterized by a high Shrinkage in hot air, superheated steam or in boiling water and / or by a relatively deep one Characterize the melting or bonding area lying at a certain temperature. These are especially the Copolyamides from 10-90% capralactam and 90-10% aminoundecanoic acid, 90-10% laurolactam or salts from dicarboxylic acids and diamines or else

2s Caprolactam mit 90-10% eines beliegigen Gemisches von Aminoundekansäure und Laurinlactam, die Fäden sowohl mit hohen Koch- und Thermoschrümpfen als auch mit Verklebungsbereichen bei tiefen Temperaturen (bei 100 -150° C) liefern.2s caprolactam with 90-10% of any mixture of aminoundecanoic acid and laurolactam, the threads with both high boiling and thermal shrinkage as Also deliver with bonding areas at low temperatures (at 100-150 ° C).

Während die Herstellung von grobtitrigen Monofilen (Drähte, Borsten) aus derartigen Copolyamiden keine grundsätzlichen Probleme aufwirft, bereitet die Herstellung von feintitrigen Fäden und Fasern große Schwierigkeiten. Versucht man nämlich, aus den angegebenen Copolyamiden auf konventionelle Art Fäden zu spinnen, so zerfallen die Wickel in der Regel nach wenigen Minuten, oder sie sind verklebt und nicht mehr abziehbar. Versucht man hingegen, wie bei der Faserherstellung üblich, das Spinngut in einer Kanne abzulegen, so schrumpft dieses Spinngut infolge der ausgeprägten Relaxationsneigung der Mischpolyamide aus nicht polymer-isomorphen Bausteinen so stark und so unkontrolliert, daß die Bänder praktisch nicht mehr verstreckbar sind.While the production of coarse monofilaments (wires, bristles) from such copolyamides does not raises fundamental problems, the production of fine denier threads and fibers of great importance Trouble. If you try to convert the specified copolyamides in a conventional manner To spin threads, the laps usually disintegrate after a few minutes, or they are stuck together and not more removable. On the other hand, if you try, as is usual in fiber production, the spun material in a can As a result of the pronounced tendency of the mixed polyamides to relax, this spun material shrinks made of non-polymer-isomorphic building blocks so strong and so uncontrolled that the ligaments are practically no longer are stretchable.

Das erfindungsgemäße Verfahren überwindet die aufgezählten Schwierigkeiten und liefert Fäden und Fasern mit ausgezeichneten textiltechnologischen Eigenschaften. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren spinnt man feintitrige Filamente aus Copolyamiden, die aus 2 oder mehr nicht polymer-isomorphen, regellos in der Polymerkette verteilten Bausteinen bestehen und die zu 10 — 50% durch die Zweitkomponenten modifiziert sind, aus der Aufschmelzanlage, wie Extruder oder Rostspinnkopf und verstreckt die Fäden vor der Aufspulung kontinuierlich in dem angegebenen Verhältnis, das bestimmt ist von der Viskosität des Spinngutes, von der Spinntemperatur, von der Spinngeschwindigkeit und vom Spinntiter. Es hat sich gezeigt, daß bei Spinngeschwindigkeiten von 100—1500m/min und bei Schmelzviskositäten der Polyamide von 1000-6000 Poise bei 260" C, die Verstreckung im Bereich 1 :1,5 bis 1 :3,0 eingestellt werden muß, um bei Monofilen bzw. Multifil-Garnen mit Einzeltitern von 1—SOcitex einen einwandfreien Spulenaufbau zu erhalten. Bei tieferen Verstreckungsverhältnissen lockern sich die Wickel und fallen auseinander, bei höheren hingegen stellt sich eine so hohe Wickelspannung ein, daß die Wickelränder deformiert werden.. Du^rch die Scinnverstreckuns wirdThe method according to the invention overcomes the difficulties listed and provides threads and fibers with excellent textile-technological properties. According to the process according to the invention, fine-denier filaments are spun from copolyamides, which consist of 2 or more non-polymer-isomorphic units, randomly distributed in the polymer chain and which are modified to 10-50% by the second components, from the melting system, such as extruder or grate spinning head and draws the threads continuously before winding in the specified ratio, which is determined by the viscosity of the spun material, the spinning temperature, the spinning speed and the spinning denier. It has been shown that at spinning speeds of 100-1500 m / min and with melt viscosities of the polyamides of 1000-6000 poise at 260 "C, the drawing must be set in the range 1: 1.5 to 1: 3.0 in order to achieve Monofilament or multifilament yarns with single titers of 1 - SOcitex to obtain a perfect package structure. With lower drawing ratios the laps loosen and fall apart, with higher drawing ratios, however, the winding tension is so high that the lap edges are deformed .. You ^r ch the Scinnverstreckuns will

außerdem die Verklebungsneigung von Fäden aus bestimmten Copolyamiden fiberspielt, so daß auch in diesen Fällen eine Faden- oder Faserherstellung möglich wird. Die nach diesem partiellen Spinnstreckverfahren erhaltenen Fäden weisen noch Dehnungswerte von über 70% auf, so daß sie für die Herstellung von Füamentgarnen einem Nachreckprozeß (Streckzwirnmaschine) unterzogen werden müssen. Vor diesem Nachreckprozeß müssen die Fäden mindestens 30 Minuten gelagert werden, um mit geringer Fehlerzahl verstreckt und gekräuselt werden zu können.also the tendency of threads made of certain copolyamides to stick together, so that in In these cases, a thread or fiber production is possible. Those after this partial spin-draw process The threads obtained still have elongation values of over 70%, so that they are suitable for the production of Filament yarns in a post-drawing process (draw-twisting machine) must be subjected to. Before this post-stretching process, the threads must be at least 30 Minutes to be stretched and puckered with a low number of defects.

Bei der Verarbeitung zu Stapelfasern genügt die einstufige Spinnverstreckung im Verhältnis 1 :1,5 bis 1': 3,0 mit einer Aufspulung der spinngestreckten Bänder auf stabile Randspulen, von denen sie nach einer Lagerung von mindestens 30 Minuten direkt der Krauset- und Schneidmaschine zugeführt werden können.When processing into staple fibers, single-stage spin drawing in a ratio of 1: 1.5 to is sufficient 1 ': 3.0 with a winding of the spun-stretched ribbons on stable edge bobbins, of which they after a Storage of at least 30 minutes can be fed directly to the Krauset and cutting machine be able.

Die erfindungsgemäß hergestellten Copolyamid- Fäden und -Fasern eigenen sich für verschiedene Einsatzgebiete, so z. B. zur Verfestigung und/oder Verklebung von Geweben, Vliesen und Gewirken, zur Herstellung von Hochbausch- und Effektgarnen im Gemisch mit anderen Fäden oder Fasern, zum Schließen bzw. Verbinden der Spitzen und des Doppelrandes bei Damenstrümpfen.The copolyamide threads and fibers produced according to the invention are suitable for various purposes Areas of application, e.g. B. for consolidation and / or bonding of fabrics, nonwovens and knitted fabrics, for Production of bulk and fancy yarns mixed with other threads or fibers, for Closing or connecting the tips and the double edge of women's stockings.

Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.The following examples explain the process according to the invention.

B e i s ρ i e I 1B e i s ρ i e I 1

Ein im Autoklav hergestelltes Cokondensat aus 60 Gew.-% Aminoundekansäure und 40 Gew.-% Caprolactam mit einer rel. Lösungsviskosität von 3,05 (in l%iger m-Kresollösung bei 25°C) wird aus einer 25-Loch-Düse mit Lochdurchmessern von 0,25 mm gesponnen. Die Austrittsmenge betrug 14,2 g/min. Die Fäden wurden mit Anblasluft abgekühlt, mit einer antistatischen Präparation versehen und mit 705 m/min abgezogen und aufgespult. Die Fäden verklebten auf der Spule, der Wickel zerfiel nach 3 — 5 Minuten Laufzeit. Wurde das Multifilament dagegen bei gleicher Geschwindigkeit einmal um die Abzugsgalette mit Versetzungsstift geschlungen, einer zweiten, 1,8 mal schneller laufenden Galette mit Beilaufrolle zugeführt und nach 5facher Umschlingung dieser Streckorgange auf eine friktionsgetriebene Wickelspule geführt, so konnten einwandfrei aufgebaute Wickelspulen von mehreren Stunden Laufzeit erhalten werden, die auch nach langer Standzeit nicht locker wurden. Die Fäden ließen sich nach einer Lagerung von 120 Min. ohne Schwierigkeiten auf einer Streckzwirnmaschine im Verhältnis 1 :1,75 bei Raumtemperatur (22° C) weiterverstrecken und besaßen danach Festigkeiten von 5,2 g/dtsx bei 32% Bruchdehnung.A cocondensate produced in an autoclave from 60% by weight aminoundecanoic acid and 40% by weight caprolactam with a rel. Solution viscosity of 3.05 (in 1% m-cresol solution at 25 ° C) is obtained from a Spun 25-hole nozzle with a hole diameter of 0.25 mm. The discharge rate was 14.2 g / min. the Threads were cooled with air blowing, provided with an antistatic preparation and at 705 m / min withdrawn and rewound. The threads stuck to the bobbin, the winding fell apart after 3 - 5 minutes Duration. If, on the other hand, the multifilament moved once around the godet at the same speed The offset pin is looped and fed to a second godet running 1.8 times faster with an idler roller and after wrapping around this stretching organ 5 times, guided onto a friction-driven winding spool, see above correctly constructed winding spools with a running time of several hours could be obtained, that too did not become loose after a long period of standing. The threads could be left without after storage for 120 minutes Difficulty stretching on a draw twister in a ratio of 1: 1.75 at room temperature (22 ° C) and then had strengths of 5.2 g / dtsx at 32% elongation at break.

Auf dem Röntgendiagramm dieser Fäden fehlen die spezifischen Meridianreflexe des Polycaprolactams, was nur dann der Fall ist, wenn bei der Kondensation keine Blockbildung erfolgte, d.h. bei rein statistischer Verteilung der nicht polymer-isomorphen Komponenten. The specific meridian reflexes of the polycaprolactam are missing on the X-ray diagram of these threads, what is only the case if there is no condensation Block formation took place, i.e. with a purely statistical distribution of the non-polymer-isomorphic components.

Example 2

Ein Gemisch aus 85 Gew.-% Caprolactam und 15 Gew.-% Hexamethylendiammonium-terephthalat wurde im Autoklav kondensiert und geschnitzelt Die Schnitzel, die nach dem Trocknen eine rel. Lösungsviskosität von 2,58 besaßen, wurden aus einem Rostspinnkopf bei 280⁰C aus 9-Loch-Düsen (Lochdurchmesser 0,25 mm) gesponnen, antistatisch präpariert und mit 600 m/min abgezogen und gespult Der gewünschte Rohtiter von 160dtex konnte bei dieser Arbeitsweise kaum bestimmt werden, weil der Wickel verklebt und nach 120 Minuten stark gelockert war. Wurden die Fäden jedoch mit einer zweiten 1200 m/min schnellen Galette verstreckt (1 :2,0) so konnten sie, da der Spulenaufbau nunmehr einwandfrei war und die Wickel nicht mehr verklebt waren, nach einer Lagerung von 60 Minuten ohne Schwierigkeiten einer weiteren Verstrekkung (1 :1,6) auf der Streckzwirnmaschine bei 22°C unterzogen werden.A mixture of 85% by weight of caprolactam and 15% by weight of hexamethylene diammonium terephthalate was condensed and shredded in the autoclave. Had a solution viscosity of 2.58, were spun from a grate spinning head at 280 ⁰ C from 9-hole nozzles (hole diameter 0.25 mm), antistatic prepared and drawn off and spooled at 600 m / min can hardly be determined because the wrap was stuck together and loosened considerably after 120 minutes. However, if the threads were drawn with a second godet (1: 2.0) at a speed of 1200 m / min, they could be drawn further without difficulty after storage for 60 minutes, since the package structure was now faultless and the laps were no longer stuck together (1: 1.6) on the draw twister at 22 ° C.

Example 3

Ein im Autoklav kondensiertes Mischpolyamid aus 70 Gew.-% Laurin- und 30 Gew.-% Caprolactam mit einer relativen Lösungsviskosität von 2,40 wurde in einem Extruder aufgeschmolzen und bei 270⁰C aus 280-Loch-Düsen mit Durchmessern von 0,4 mm gesponnen, im Blasschacht abgekühlt, antistatisch präpariert und mit 400 m/min bei 125 g/min Schmelzmengenaustritt abgezogen und in Kannen abgelegt Der nach ca. 30 Sekunden einsetzende starke Schrumpf der Fäden verhinderte jede Weiterverarbeitung. Wurden die Fäden jedoch abgezogen und kontinuierlich mit einem 1050 m/min laufenden Quintett verstreckt und auf eine große Randspule gewickelt, so ließen sie sich nach einer Lagerung von 120 Minuten kräuseln und zu Stapelfasern schneiden.A mixed polyamide condensed in the autoclave and composed of 70% by weight of laurine and 30% by weight of caprolactam with a relative solution viscosity of 2.40 was melted in an extruder and at 270 ^° C. from 280-hole nozzles with a diameter of 0.4 mm spun, cooled in the blow chute, prepared antistatic and drawn off at 400 m / min at 125 g / min melt discharge and deposited in cans. The strong shrinkage of the threads that began after about 30 seconds prevented any further processing. However, if the threads were pulled off and continuously drawn with a quintet running at 1050 m / min and wound onto a large edge spool, they could be crimped and cut into staple fibers after storage for 120 minutes.

Claims

Claim:

Process for the production of fine-denier threads from copolyamides with 10 to 50 wt .-% randomly distributed, non-polymer-isomorphic cocomponents by melt spinning, characterized in that the threads are immediately after leaving the spinning shaft in a godet stretching device consisting of a godet with deflecting roller and a godet with pulley, with a stretch ratio of 1: 1.5 to 1: 3.0 at Galettentemperatüren stretched between 20 ° and 30 ⁰ C, then aged for at least 30 minutes and then either at temperatures between 20 ° and 100 ⁰ C at a draw-twisting machine to a final draw ratio of 1: 3.0 to 1: 5.2 post-drawn or puckered and cut to the staple length