DE2030007B2

DE2030007B2 - Fäden oder Fasern aus Polyamiden

Info

Publication number: DE2030007B2
Application number: DE19702030007
Authority: DE
Inventors: Guenter D. 6900 Heidelberg Buechler; Hans Dr. Hendus; Joachim Dr. 6710 Frankenthal Kunde; Heinz Dr. 6703 Limburgerhof Pohlemann; Gerhard Dr. Ramlow
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1970-06-18
Filing date: 1970-06-18
Publication date: 1978-09-21
Also published as: NL166286B; CH848771A4; CA925642A; AT316724B; GB1349367A; LU63341A1; DE2030007A1; CH559779B5; FR2096341A5; DE2030007C3; BE768636A; NL7108444A; NL166286C

Description

Die Erfindung betrifft Fäden oder Fasern aus synthetischen linearen hochmolekularen Polyamiden, die alkoxylierte Polyamide enthalten.

Es besteht — beispielsweise auf dem Teppichsektor — eine großes Interesse an Fasern und Fäden, die sich sowohl durch eine verringerte Neigung zur elektrostatischen Aufladung also auch durch erhöhte Brillanz und Opazität, die ihrerseits den Anschmutzungseindruck verringern (sog. »schmutzverbergender Effekt«) auszeichnen.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, Fäden oder Fasern durch Aufbringen von Antistatika bessere antistatische Eigenschaften zu verleihen. Die Beständigkeit solcher Ausrüstungen läßt jedoch zu wünschen übrig, da die Antistatika im allgemeinen beim Waschen oder bei mechanischer Beanspruchung wieder entfernt v/erden.

Es ist aus der US-Patentschrift 33 29 557 bekannt, Antistatika, wie Polyalkylenglykole, in die Fäden oder Fasern einzuarbeiten. Es ist weiterhin aus der deutschen Offenlegungsschrift 14 94 963 bekannt, oxalkylierte Polyamide, bei denen das Gewichtsverhältnis Polyamid zu Alkylenoxid bis 1 zu 4 beträgt, in Kunststoffe, wie Polyamide, einzuarbeiten. Das Einarbeiten der Polyalkylenglykole oder der oxalkylierten Polyamide mit den relativ niederen Oxalkylierungsgraden bringt jedoch nicht die durch die vorliegende Erfindung erhältlichen Vorteile, wie aus Vergleichsversuchen zu ersehen ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Fäden oder Fasern aus Polyamiden zu erhalten, die eine stark verminderte elektrostatische Aufladbarkeit und einen schmutzverbergenden (soil hiding) Effekt zeigen. Diese Aufgaben werden durch die Erfindung gelöst

Gegenstand der Erfindung sind Fäden oder Fasern aus synthetischen linearen hochmolekularen Polyamiden, die oxalkylierte Polyamide in gesonderter Phase verteilt enthalten und dadurch gekennzeichnet sind, daß die Fäden oder Fasern Umsetzungsprodukte aus synthetischen linearen hochmolekularen Polyamiden und 1,2-Alkylenoxiden verteilt enthalten, in denen die Komponenten im Gewichtsverhältnis 1 :10 bis 1 :50 gebunden vorliegen.

Die Modifizierungsmittel entsprechend den japanischen Patentpublikationen 943/69 und 16912/69 enthalten jeweils maximal bis zu 65 Gew.-Vo an Alkylenoxiden.

Ein solches Produkt wirkt etwa dementsprechend wie es im Vergleichsbeispiel 1 ausgewiesen ist Die Unterschiede zu dem erfindungsgemäßen Gegenstand bei dem die Modifizierungsmittel einen Alkylenoxidgehalt von 90,9 bis 98 Gew.-% haben, sind aus der Tabelle am Ende der Unterlagen zu entnehmen. Die japanische Patentveröffentlichung 29 387/69 bzw. US-PS 35 57 060 betreffen Umsetzungsprodukte von oligomeren Polyamiden bis maximal Hexameren oder Monomeren mit Alkylenoxi-ο den. Solche Reaktionsprodukte enthalten zwar 79 bis 99 Gew.-% Alkylenoxid, sie unterscheiden sich jedoch aufgrund ihrer monomeren bzw. oligomeren Struktur in der Polyamidkette grundsätzlich von den erfindungsgemäßen Modifikationsmitteln. Wie aus der US-PS 35 57 060, Spalte 4, Zeile 52 und 53 hervorgeht, ist bei der Modifikation mit solchen niedermolekularen Mitteln eine Änderung in der Farbe des Produkts nicht festzustellen. Demgegenüber gelingt es, bei den erfindungsgemäßen Fasern mit den Modifizierungsmitteln ausweislich der Tabelle einen erheblichen Aufhellungseffekt zu erzielen.

Unter synthetischen linearen hochmolekularen Polyamiden im Sinne der Erfindung werden stets solche mit in der Hauptkette wiederkehrenden Carbonamidgruppen verstanden.

Unter Fäden oder Fasern werden beispielsweise solche verstanden, die durch übliches Schmelzspinnen, gegebenenfalls nach dem Strecken, erhalten werden, wobei der Querschnitt rund oder profiliert, beispielswei-

jo se tri- oder tetralobal sein kann. Auch Bikomponentenfaden bzw. -fasern kommen in Frage. In Frage kommen auch Fäden oder Fasern, die aus Polyamidfolien durch mechanische Zerteilung, beispielsweise durch Schneiden oder Spleißen, erhalten werden können. Die Fäden oder Fasern können texturiert sein, beispielsweise durch Falschdraht- oder Stauchkammer-Verfahren oder durch Texturierung mit bewegten Gasmedien.

Als faden- bzw. faserbildende synthetische lineare Polyamide kommen beispielsweise die Polykondensate aus Lactamen mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie ε-Caprolactam, Capryllactam, Laurinlactam oder Mischungen der Lactame und die Polykondensate aus Salzen von Diaminen und Dicarbonsäuren mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie den Salzen aus Adipinsäure, Korksäure oder Sebazinsäure, und Hexamethylen-Octamethylen- oder Dodecamethylendiamin oder Mischkondensate der genannten polyamidbildenden Ausgangsstoffe in Frage. Insbesondere eignen sich Polycaprolactam und Polyhexamethylenadipamid. Die faden- bzw. faserbildenden Polyamide können einen Überschuß, beispielsweise 50 bis 130 Milliäquivalent/kg an basischen Gruppen, oder einen Gehalt, beispielsweise 50 bis 150 Milliäquivalent/kg, an Sulfonsäure- oder Alkalisulfonatgruppen enthalten.

Wesentlich ist das Vorhandensein der hochoxalkylierten Polyamide mit der 10- bis 5fachen Menge an gebundenem 1,2-Äthylenoxid in den Fäden oder Fasern bei deren Herstellung. Die Herstellung der oxalkylierten Polyamide, die hier nicht beansprucht werden soll, kann

bo durch Umsetzen von synthetischen, linearen hochmolekularen niedrigoxalkylierten Polyamiden mit 1,2-Alkylenoxiden, vorteilhaft mit Äthylenoxid und/oder 1,2-Propylenoxid, unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur gegebenenfalls in Anwesenheit basischer

fe5 Katalysatoren so erfolgen, daß die Polyamide und die Alkylenoxide im Gewichtsverhältnis 1:10 bis 1 :50, vorteilhaft 1 :15 bis 1 :30, gebunden werden. Geeignete Polyamide, aus denen die als Antistatika verwendeten

oxalkylierten Polyamide hergestellt sein können, sind beispielsweise in üblicher Weise hergestellt Polykondensate aus Lactamen mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie Caprolactam, Capryllactam, Laurinlactam oder Mischungen der Lactame; Salze vom Typ Diamin/Dicarbonsäure mit 4 bis 12 Kohelnstoffatomen, wie den Salzen aus Adipinsäure, Korksäure oder Sebazinsäure und Hexamethylendiamin, Octamethylendiamin oder Dodecamethylendiamin oder Mischpolyamide der genannten polyamidbildenden Ausgansstoffe. Polyamide mit relativen Viskositäten zwischen 13 und 23 haben sich hierbei als günstig erwiesen. Das Einarbeiten der oxalkylierten Polyamide kann auf an sich übliche Weise, beispielsweise durch Feinverteilung in der Schmelze, wie durch Kneten oder Extrudieren, vorteilhaft in die fadenbildenden Polyamide erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, die oxalkylierten Polyamide den polyamidbildenden Komponenten oder während der Herstellung der Polyamide zuzusetzen.

Die oxalkylierten Polyamide bilden mit den faden- bzw. faserbildenden Polyamiden keine homogene Phase: nach der Verformung zu Fäden oder Fasern und dem Aiskühlen bilden die oxalkylierten Polyamide langgestreckte separate Teilchen.

Die cixalkylierten Polyamide verleihen den Fäden oder Fasern ein ausgezeichnetes antistatisches Verhalten. Beiim Behandeln der Fäden mit heißen wäßrigen Flüssigkeiten, beispiesweise beim Färben oder Waschen bei Temperaturen zwischen 90 und 110° C, werden die in den Fäden oder Fasern eingebetteten Teilchen der oxalkylierten Polyamide unter Bildung von Hohlräumen teilweise herausgelöst. Diese Fäden oder Fasern zeigen eine ausgezeichnete Brillanz und Opazität, wodurch der Anschmiutzungseindruck verringert und der schmutzverbergende Effekt gegenüber bekannten Fäden deutlich verbessert wird. Das gute antistatische Verhalten der erfindungsgemäßen Fäden oder Fasern bleibt überraschenderweise auch nach mehreren Wäschen erhalten.

Die Menge der oxalkylierten Polyamide in den Fäden oder Fasern beträgt zweckmäßig 1 bis 15 Gew.-%, wobei die Menge der oxalkylierten Polyamide in den nichtextrahierten Fäden oder Fasern zweckmäßig 2 bis 15 Gew.-%, vorteilhaft 3 bis 10 Gew.-%, in den extrahierten Fäden oder Fasern zweckmäßig 1 bis 8 Gew.-% vorteilhaft 1 bis 5 Gew.-%, beträgt Grundsätzlich ist auch die Anwendung größerer Mengen des Zusatzes möglich, doch muß dann eine teilweise Veränderung der Fadeneigenschaften in Kauf genommen werden.

Es wair überraschend, daß die erfindungsgemäßen Fäden oder Fasern, die unter Zusatz der hochoxalkylierten Polyamide hergestellt wurden, einen deutlich besseren schmutzverbergenden Effekt zeigen als Fäden oder Fasiern, die unter Zusatz von Polyalkylenglykolen oder von niedrigoxalkylierten Polyamiden hergestellt wurden. Man hätte in der Wirkung eine Annäherung an Polyalkylenglykole erwartet, wenn man Polyamide zunehmend oxalkyliert.

Die erfindunsgemäßen Fäden oder Fasern zeigen nach Extraktion bei 35% relativer Luftfeuchte eine Aufladung von unter 300 Volt und bei 65% relativer Luftfeuchte praktisch keine meßbare Aufladung mehr, während Fäden, in die Polyäthylenoxid vom Molekulargewicht 20000 eingearbeitet worden war, nach der Extrakticsn Werte von über 900 bzw. 200 Volt zeigen. Bei unmodifizierten Fäden liegen die entsprechenden Aufladungswerte um 2500 bzw. 1000 Volt

Die erfindungsgemäßen Fäden können auch andere Zusätze, wie Pigmente, wie Titandioxid, oder Lichtoder Hitzestabilisatoren, enthalten, sie eignen sich beispielsweise zur Herstellung von Textilien, wie Geweben, Gewirken, Gestricken, Vliesstoffen, insbesondere zur Herstellung von Teppichen.

Zur Messung der Aufladbarkeit werden Garnstränge hergestellt. Die eine Stunde in siedendem Wasser extrahierten Stränge werden jeweils bei zwei verschie-

in denen relativen Luftfeuchten (35% bzw. 65%) 2 Tage aufbewahrt Nach Einstellung des Feuchtigkeitsgleichgewichtes werden die Fäden bei dem entsprechenden Klima bis zum Erreichen der maximalen Aufladung durch eine isolierte Messingöse gezogen. Die auf den

Fäden befindliche Ladung wird dann durch Berühren

auf ein Metallschild übertragen, das seinerseits mit einem Voltmeter verbunden ist, das eine der Ladung entsprechende Spannung anzeigt

Zur Beurteilung des schmutzverbergenden Effektes

wird die Helligkeit der eine Stunde mit kochendem Wasser extrahierten Fäden oder Fasern unter dem Lichtmikroskop bei seitlich einfallendem Licht beobachtet. Unmodifizierte Fäden erscheinen dabei dunkel, während modifizierte je nach der Wirkung des Zusatzes mehr oder weniger hell erscheinen.

Die in den Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht Die angegebenen relativen Viskositäten (η rel.) werden in 1 gew.-%iger Lösung in 98%iger H₂SO₄ bei 20° C gemessen.

Beispiel 1

In 95 Teile eines auf üblichem Wege hergestellten Polycaprolactams (η rel. = 2,7) werden mit einem Zweischneckenextruder bei 240° C 5 Teile des Umsetzungs- Produktes von 1 Teil Polycaprolactam mit 20 Teilen gebundenem Äthylenoxid eingemischt und granuliert Das so erhaltene Granulat wird mit einer Extruderspinnapparatur versponnen und anschließend zu einem Garn mit dem Titer 1200/67 den 1 :3,36 verstreckt Ein Garnstrang wird 1 Stunde in siedendem Wasser extrahiert.

Beispiel 2

In 92,5 Teile Polyhexamethylenadipamid (η rel=2,7) werden 7,5 Teile des Umsetzungsproduktes von 1 Teil Polycaprolactam (η rel. = 2,4) mit 25 Teilen gebundenem Äthylenoxid auf einem Zweischneckenkneter eingemischt Ein aus dem erhaltenen Granulat ersponnenes 1 :3,28 verstrecktes Garn mit Titer 40/10 den wird wie so in Beispiel 1 extrahiert

Beispiel 3

95 Teile Hexamethylenadipat (AH-SaIz), 25 Teile Wasser sowie 5 Teile des Umsetzungsproduktes von 1 Teil Polycaprolactam (tj rel.=2,4) mit 18 Teilen gebundenem Äthylenoxid in 20 Teilen Wasser werden im Autoklaven auf 280° C erhitzt, wobei unter Entspannen der Druck auf 18 atü gehalten wird. Darauf wird während einer Stunde auf Atmosphärendruck entspannt und weitere 45 Minuten bei 280° C im N2-Strom nachkondensiert. Das erhaltene Polykondensat wird versponnen und zu einem Garn mit dem Titer 210/301 :3,2 verstreckt. Ein Strang wird gemäß Beispiel 1 extrahiert

Beispiel 4

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch als Zusatz ein Umsetzungsprodukt von 1 Teil eines Mischpoly-

amids aus 40 Gew.-% Polycaprolactam und 60 Gew.-% Polyhexamethylenadipamid mit 20 Teilen gebundenem Äthylenoxid eingemischt.

Vergleichsbeispiel I

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch als Zusatz 5 Teile des Umsetzungsproduktes von 1 Teil Polycaprolactam mit 4 Teilen gebundenem Äthylenoxid gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 14 94 963 eingemischt.

Vegleichsbeispiel II

Es wird wie in Beispiel 1 verfahren, jedoch als Zusatz 5 Teile

a) eines Polyäthylenoxids vom Molekulargewicht 9500,

b) eines Polyäthylenoxids vom Molekulargewicht 18 000 oder

c) eines Polyäthylenoxids vom Molekulargewicht 36 000

gemäß der US-Patentschrift 33 21 557 eingemischt.

Die hinsichtlich Verminderung der Aufladung und Steigerung der Aufhellung bzw. der Brillanz erzielten Effekte werden in der folgenden Tabelle zusammengestellt Dabei wurde die Aufhellung mit 1 bis 5 (5 = sehr gut) bewertet.

Beispiel

Elektrostatische Aufladung (Volt)

bei 35% 65% rel.

Luftfeuchte

Aufhellung

Ha

Hb

Hc

200

150

200

250

500

900

1500

1400

Unmodifiziertes 2300
Polycaprolactam

150

450

1200

5 5 5 5 1 2 3 2 1

Die Tabelle zeigt mit den Beispielen 1 bis 4 die deutliche Überlegeneheit der erfindungsgemäßen Fäden bzw. Fasern gegenüber den Fäden aus unmodifizierten Polyamiden, gleichzeitig aber auch die beträchtliche Verbesserung hinsichtlich Aufladbarkeit und Aufhellung gegenüber solchen, die entsprechend der US-Patentschrift 33 29 557 oder der deutschen Offenlegungsschrift 14 94 963 als dem nächstliegenden Stand der Technik hergestellt sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Fäden oder Fasern aus synthetischen linearen hochmolekularen Polyamiden, die oxalkylierte Polyamide in gesonderter Phase verteilt enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden oder Fasern Umsetzungsprodukte aus synthetischen linearen hochmolekularen Polyamiden und 1,2-Alkylenoxiden, in denen die Komponenten im Gewichtsverhältnis 1:10 bis 1:50 gebunden vorliegen, verteilt enthalten.

2. Fäden oder Fasern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1 bis 15 Gew.-% der Umsetzungsprodukte aus linearen hochmolekularen Polyamiden und 1,2-Alkylenoxiden enthalten.

3. Fäden oder Fasern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie unter Herauslösen eines Teils der Umsetzungsprodukte aus linearen hochmolekularen Polyamiden und 1,2-Alkylenoxiden gebildete Hohlräume enthalten.