DE2146885B2

DE2146885B2 - Verfahren zum Herstellen von Fäden oder Fasern aus Polyamiden

Info

Publication number: DE2146885B2
Application number: DE2146885A
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr. 6720 Speyer Becht; Joachim Dr. 6710 Frankenthal Kunde; Klaus Dr. 6805 Heddesheim Matthias; Heinz Dr. 6703 Limburgerhof Pohlemann; Gerhard Dr. 6700 Ludwigshafen Ramlow
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1971-09-20
Filing date: 1971-09-20
Publication date: 1974-01-17
Also published as: US3839496A; NL7212728A; IT963885B; BE789019A; GB1394835A; DE2146885A1; CH530480A

Description

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Polymerschmelze, beispielsweise von geschmolzenem Ausschluß von Sauerstoff, Einhaltung gewisser nied-

Polycaprolactam, erhalten worden sind. riger Feuchtigkeitsgehalte zu berücksichtigen. Die

Die Menge der oxalkylierten Polyamide beträgt Fäden oder Fasern können durch das Schmelzspinnen

zweckmäßig 2 bis 15, insbesondere 4 bis 10 Gewichts- einen runden oder profilierten Querschnitt, wie einen

prozent, bezogen auf die Fäden oder Fasern. Grund- 5 tri- oder tetralobalen, erhalten. Es ist auch möglich,

sätzlich ist auch die Anwendung größerer Mengen Bikomponentenfaden mit anderen fasenbildenden

möglich, doch muß dann eine teilweise Veränderung Materialien herzustellen. Die Fäden oder Fasern

der Eigenschaften der Fäden oder Fasern in Kauf gemäß der Erfindung werden zweckmäßig verstreckt,

genommen werden. beispielsweise im Verhältnis 1: 2,5 bis 1: 4,5. Weiter-

Das Aufschmelzen der an sich festen Komponenten, io hin können die Fäden oder Fasern texturiert werden,

also der fadenbildenden Polyamide und der oxalky- wie nach dem Falschdraht- oder Stauchkammer-

lierten Polyamide, kann getrennt oder gemeinsam er- Verfahren oder durch Texturierung mit bewegten

folgen. Zum Mischen der Komponenten können Gasmedien.

übliche Ein- oder Zweiwellenextruder verwendet In die Fäden oder Fasern können die üblichen

werden, wobei gegebenenfalls eine oder beide Wellen 15 Zusätze, wie Pigmente, beispielsweise Titandioxid

axial verschiebbar sein können. Mit Vorteil können oder Licht- oder Hitzestabilisatoren oder Stabilisa-

auch statische Mischer mit stillstehenden Leitelementen toren gegen den Abbau von Polyätherketten, einge-

Verwendung finden. Eine ausreichende Durchmischung arbeitet werden.

wird bei den statischen Mischern in der Regel mit Die erfindungsgemäß hergestellten Fäden oder

15 und mehr Elementen erzielt. Solche statischen 20 Fasern zeichnen sich durch eine stark verminderte

Mischer sind beispielsweise in den USA.-Patent- elektrostatische Aufladbarkeit aus. Dieses gute anti-

schriften 3 286 992 und 3 404 689 und in der deutschen statische Verhalten bleibt auch nach wiederholten

Auslegeschrift 1 178 404 beschrieben. Es ist dafür Wäschen erhalten.

Sorge zu tragen, daß die Durchmischung so intensiv Die elektrostatische Aufladbarkeit kann für textile

erfolgt, daß sich die oxalkylierten Polyamide, die 25 Artikel nach der Methode von H e y 1 und Lütt-

sich als separate Phase in den Fäden nach dem Ab- gen s (Kunststoffe, Band 56, 1966, S. 51) bestimmt

kühlen und Verstrecken finden, einen Teilchendurch- werden. Für die Beurteilung von Teppichen ist der

messer von höchstens 0.1 μ aufweisen. Das Ausmaß Stroll-Test gut geeignet (Test Method for Deter-

der dafür nötigen Durchmischung kann in einfachen mining the Static Propensity of Carpet, Report

Vorversuchen ermittelt werden. Die Länge der sepa- 30 American Carpet Institute, 19. August 1968).

raten Teilchen der oxalkylierten Polyamide in den Es ist von großem Vorteil, daß das gute antista-

Fäden beträgt nach dem Verstrecken im allgemeinen tische Verhalten der erfindungsgemäß hergestellten

ein Mehrfaches des Durchmessers, wie etwa 1 μ oder Fäden oder Fasern nicht mit einer Beeinträchtigung

mehr. der mechanischen oder färberischen Eigenschaften

Wesentlich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren 35 der Fäden oder Fasern erkauft werden muß. Das

ist die Filtration der schmelzflüssigen Mischung der erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch

Komponenten mindestens einmal durch Filter der _aus, daß hohe — und mit der Verarbeitbarkeit von

Porenweite von höchstens 20 μ. Als geeignete Filter unmodizierten Polyamiden vergleichbare —Ausbeuten

kommen beispielsweise Metallsiebe oder insbesondere bei dem Spinn- und Streckprozeß erzielt werden, was

Sintermetallfilter, wie Sintermetallplatten oder Sinter- ₄₀ weiter dazu führt, daß auch in den weiterverarbeiten-

metallröhrchen, in Frage. den Stufen beim Schären und Wirken geringe Fehler-

Die schmelzflüssige Mischung kann nach intensiver zahlen beobachtet werden. Gleichermaßen gilt dies Durchmischung und Filtration gegebenenfalls zu auch für die Verarbeitung der Fäden auf dem Teppich-Schnitzeln verarbeitet werden und dann anschließend sektor, wo sich große Vorteile beispielsweise bei den zu Fäden bzw. Fasern schmelzgesponnen werden. Es ₄₅ stufen des Texturierens und Tuftens ergeben. Die ist aber auch möglich, die schmelzflüssige Mischung Qualität der Fäden wird mit den üblichen mechanischnach intensiver Durchmischung und Filtration un- technologischen Prüftests und hinsichtlich der Anmittelbar, also ohne vorherige Verarbeitung zu färbbarkeit beurteilt. Die Werte, die an den erfindungs-Schnitzeln, zu Fäden oder Fasern schmelzzuspinnen. gemäß hergestellten Fäden gemessen werden, weichen Es ist auch möglich, die Durchmischung und Filtra- 50 von denen aus dem entsprechenden unmodifizierten tion in der Spinnapparatur durchzuführen, indem Polyamid kaum ab. Bei den erfindungsgemäß modinintensiv mischende Spinnextruder verwendet werden zierten Fäden wird darüber hinaus in der Regel eine und unmittelbar vor der Spinndüse ein Filter der j_n vielen Fällen erwünschte tiefere und auch gleich-Porenweite kleiner 20 μ, vorteilhaft ein entsprechendes mäßigere Anfärbbarkeit erzielt. Da es in der Praxis Sintermetallfilter, angebracht ist. 55 nach wie vor ein Problem ist, übliche Polyamide

Wichtig ist, daß die schmelzförmige Mischung der streifenfrei zu färben, ist die Verbesserung hinsichtlich fadenbildenden Polyamide und der oxalkylierten der Anfärbbarkeit besonders vorteilhaft.
Polyamide insgesamt, einschließlich der Zeit des Die gemäß dem Verfahren hergestellten Fäden Schmelzspinnens, höchstens 30 Minuten auf Tempera- können nach der Web- und Wirktechnik für textile türen von höchstens 290°C, im allgemeinen bei 250 60 Artikel wie Unterwäsche, Hemden, o. dgl. zum Vorteil bis 290° C, gehalten wird. Die Zeit, in der sich gegebe- eingesetzt werden. Da die Qualitätsanforderungen in nenfalls die Mischung in Form von Schnitzeln in diesem Bereich besonders hoch sind, kommen die erkälterem Zustand befindet, wird natürlich nicht mit- findungsgemäßen Maßnahmen hier besonders zur gerechnet. Wirkung. Daneben sind mit Erfolg so hergestellte

Für den Fadenherstellungsprozeß werden die sonst 65 Fäden aber auch für den Teppichsektor und hier

üblicherweise verwendeten Spinnsysteme eingesetzt. sowohl in endloser Form als auch als Stapelgarn ver-

Selbstverständlich sind die sonst üblichen Maßnahmen wendbar. Gegenüber bekannten Modifizierverfahren

für die Herstellung von Polyamidfäden, wie z. B. zur Herstellung von zweiphasigen antistatischen

Fasern wird eine deutliche Verbesserung der Fadenqualitäten erreicht.

Die im Beispiel genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht. Die angegebenen relativen Viskositäten (rjrel.) werden in lgewichtsprozentiger Lösung in 98%iger H₂SO₄ bei 2O⁰C gemessen.

Beispiel

Einem Zweischneckenextruder des Typs ZSK 53 der Firma Werner & Pfleiderer werden gleichzeitig 92,5 Teile extrahierte und getrocknete Polycaprolactam-Schnitzel, die eine Viskosität von -qrel = 2,4 haben und mit 1,6% TiO₂ mattiert sind, und 7,5 Teile eines im Gewichtsverhältnis Polycaprolactam zu Äthylenoxid wie 1:3,6 oxäthylierten Polycaprolactams zugeführt. Es wird so geheizt, daß die Temperatur der Schmelzmischung über die Schneckenlänge von 220 bis 266 bis 268⁰C ansteigt. Bei einer Drehzahl von 150 Upm werden 80 kg/h durchgesetzt. Die Verweilzeit der Schmelze in der Schnecke beträgt etwa 2 Minuten.

Tabelle I

Feinheit gesamt (dtex)

Kapillarzahl

Feinheit d. Einzelkap.

(dtex)

Reißkraft, trocken (p)

Reißlänge (Rkm)

Reißdehnung, trocken

Abs. Schlingenfestigkeit(Rkm)

ReI. Schlingenfestigkeit(%)

Drehung (T/m)

Kochschrumpf (%) ..

erfindungsgemäße
Fäden

44,4
10

4,44
191
43,0

36,7
37,1

86,3
13 Z

13,7

Fäden aus
unmodifizier-

tem Polycaprolactam

42,9
10

4,29
191
44,5

35,0
39,9

89,7

12 Z

-13,2

Am Schneckenausgang ist ein auf 250⁰C beheiztes Filteraggregat, das mit 17^-Panzersieben belegt ist. Die filtrierte Schmelzmischung wird in vier Strängen ausgepreßt, die im Wasserbad gekühlt und anschließend granuliert werden. Das Granulat wird nach Trocknung auf einen Wassergehalt kleiner 0,1% auf einem Spinnextruder mit Sintermetallfiltration (Porenweite im Mittel etwa 18 μ) zu Fäden mit dem Titer 144 f 10 dtex versponnen. Die Verweilzeit der Schmelzmischung im Spinnsystem beträgt etwa 15 Minuten. Die erhaltenen Fäden werden anschließend im Verhältnis 1: 3,28 zum Titer 44 f 10 dtex verstreckt. Die Streckausbeute beträgt 96%, bezogen auf 1 kg schwere Kopse.

Tabelle 1 gibt die textiltechnologischen Daten im Vergleich zu unmodifizierten Polycaprolactamfäden wieder.
Die Tabelle zeigt, daß hier keine wesentlichen

ίο Unterschiede zwischen beiden Fadentypen bestehen. Das oxäthylierte Polycaprolactam liegt in den Fäden als separate Phase in Form winziger Stäbchen vom Durchmesser maximal 0,1 μ vor. Unter Verwendung der bei Hey 1 und Lüttgens (vgl.

oben) beschriebenen Vorrichtung zur Messung der elektrostatischen Aufladung wird bei einem fünfmal gewaschenen Gewirke aus den erfindungsgemäßen Fäden bei 50% relativer Luftfeuchtigkeit nach einer Reibzeit von 4 Minuten gegen ein Gewirke aus un-

ao modifiziertem Polycaprolactam eine Feldstärke von nur 60 Volt/cm gemessen. Analog wird bei einem fünfmal gewaschenen Gewirke aus unmodifiziertem Polycaprolactam eine Feldstärke von 2400 Volt/cm gemessen.

Ein Gewirke aus den erfindungsgemäßen Fäden färbt sowohl mit Säurefarbstoffen als auch mit Dispersionsfarbstoffen sehr gleichmäßig an und zeigt eine deutlich höhere Farbausbeute als unmodiiiziertes Polycaprolactam-Material.

Farbausbeute, erfindungsgemäß = 100

	Färbung mit	erfindungs	unmodifizier-
35	0,5% C. I. Disperse	gemäßes Polycapro lactam	tes Polycapro lactam
	Yellow 3
	(C. L-Nr. 11 855)
40	0,5% C. I. Disperse	100	64,6
	Red 91
	0,5 % C. I. Disperse	100	73,5
	Blue (C. I.-
	Nr. 62500)
45	1 % C. I. Acid	100	71,3
	Yellow 25
	(C. I.-Nr. 18 835) ..
	1%C. I. Acid Red 42	100	66,2
	(C. I.-Nr. 17 070) ..
So	0,4% C. L Acid Blue 72	100	63,8
	1%C. I. Acid Orange 3	100	63,3
	(C. I.-Nr.10,385) ..
	100	58,4

Claims

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synthetischen linearen Polyamiden, die oxalkylierte

Patentanspruch: Polyamide in einer Menge von 2 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf die Fäden oder Fasern, enthalten,

Verfahren zum Herstellen von Fäden oder dadurch gekennzeichnet, daß man eine schmelz-Fasern aus fadenbildenden synthetischen linearen 5 flüssige Mischung der fadenbildenden synthetischen Polyamiden, die oxalkylierte Polyamide in einer linearen Polyamiden und der oxalkylierten Polyamide Menge von 2 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen so intensiv mischt, daß die oxalkylierten Polyamide auf die Fäden oder Fasern, enthalten, dadurch in den fertigen Fäden als Teilchen vom Durchmesser gekennzeichnet, daß man eine schmelz- von höchstens 0.1 μ vorliegen, die schmelzflüssige flüssige Mischung der fadenbildenden synthe- io Mischung mindestens einmal durch ein Filter der tischen linearen Polyamide und der oxalkylierten Porenweite von höchstens 20 μ filtriert, gegebenenfalls Polyamide so intensiv mischt, daß die oxalkylierten die Mischung zwischenzeitlich zu Schnitzeln verformt, Polyamide in den fertigen Fäden als Teilchen vom und die Mischung schmelzspinnt, wobei die schmelz-Durchmesser von höchstens 0,1 μ vorliegen, die förmige Mischung insgesamt höchstens 30 Minuten auf schmelzflüssige Mischung mindestens einmal durch 15 Temperaturen bis höchstens 290⁰C gehalten wird, ein Filter der Porenweite von höchstens 20 μ Unter fadenbildenden synthetischen linearen hochfiltriert, gegebenenfalls die Mischung zwischen- molekularen Polyamiden im Sinne der Erfindung zeitlich zu Schnitzeln verformt, und die Mischung werden stets solche mit in der Hauptkette wiederschmelzspinnt, wobei die schmelzförmige Mi- kehrenden Carbonamidgruppen verstanden,
schung insgesamt höchstens 30 Minuten auf Tem- 20 Als faden- bzw. faserbildende synthetische lineare peraturen bis höchstens 290⁰C gehalten wird. Polyamide kommen beispielsweise die Polykondensate

aus Lactamen mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie ε-Caprolactam, Capryllactam, Laurinlactam oder Mi-

schungen der Lactame, und die Polykondensate aus

35 Salzen von Diaminen und Dicarbonsäuren mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie den Salzen aus Adipin-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her- säure, Korksäure oder Sebazinsäure, und Hexastellen von Fäden oder Fasern, die oxalkylierte Poly- methylen-, Octamethylen- oder Dodecamethylendiamide enthalten. amin oder Mischkondensate der genannten polyamid-Bekanntlich werden Textilien und Teppiche aus 30 bildenden Ausgangsstoffe in Frage. Insbesondere synthetischen Fasern, unter anderem auch solche aus eignen sich Polycaprolactam und Polyhexamethylen-Polyamiden, beim Gebrauch oder Begehen durch adipamid. Die faden- bzw. faserbildenden Polyamide Reibung elektrostatisch aufgeladen. Diese Aufladung können einen Überschuß an basischen Gruppen oder führt im Falle des Gebrauches von Textilien bei einen Gehalt an Sulfonsäure- oder Alkalisulfat-' vielen Personen zu einem unangenehmen Tragegefühl 35 gruppen enthalten. Es ist zweckmäßig, wenn die zu oder kann beim Begehen von Teppichen bei Ent- modifizierenden Polyamide relative Viskositäten von ladung auch recht unangenehme Schläge verursachen. 1,5 bis 2,9 aufweisen.

Diese Erscheinungen werden insbesondere bei nie- Die mit 1,2-Alkylenoxiden oxalkylierten Polyamide deren Luftfeuchten beobachtet. können nach bekannten Verfahren hergestellt sein, Es hat nun nicht an Versuchen gefehlt, diese nach- 40 beispielsweise nach dem belgischen Patent 665 018 teiligen Gebrauchseigenschaften zu beseitigen. So hat durch Umsetzen von 1,2-Alkylenoxiden, wie Äthylenman z. B. versucht, die Oberflächenleitfähigkeit von oxid und/oder 1,2-PropyIenoxid, mit Polyamiden Polyamidfäden zu erhöhen, indem man mit Spinn- unter Druck bei erhöhten Temperaturen, insbesondere präparation oder in einer späteren Verarbeitungsphase bei Temperaturen von 60 bis 100⁰C. Die Umsetzung Antistatika aufgebracht hat. Solche Verbindungen 45 kann in Abwesenheit oder in Gegenwart von orgasind jedoch in der Regel wasserlöslich, so daß der nischen Lösungsmitteln und/oder Reduktions- oder Effekt bei der Wäsche verlorengeht. Eine bessere Oxydationsmitteln erfolgen, wobei die Alkylenoxide Permanenz des Effektes läßt sich nun dadurch er- mit den Polyamiden vorzugsweise im Gewischtverzielen, daß die Additive dem Faserpolymeren inkor- hältnis 2 bis 5:1 umgesetzt werden können. Es hat poriert werden. Diese Verfahrensweise ist in der USA.- 50 sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die oxalkylierten Patentschrift 3 329 557 beschrieben, gemäß der Poly- Polyamide ein Molekulargewicht von insgesamt minäthylenglykole in die Polyamidfäden eingearbeitet destens 10 000, insbesondere 20 000 bis 80 000, aufwerden. Aber auch die so erzielten Ergebnisse sind weisen.

verbesserungsbedürftig, da diese Polyäthylenglykole Geeignete Polyamide, aus denen die als Anti-

im Verlauf wiederholter Wäschen extrahiert werden. 55 statika verwendeten oxalkylierten Polyamide her-

Diese offenkundigen Nachteile können zwar durch gestellt sein können, sind beispielsweise in üblicher

nachträgliche Vernetzung mit z. B. Röntgenstrahlen Weise hergestellte Polykondensate aus Lactamen mit

formal behoben werden, diese Lösung ist indessen 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie ε-Caprolactam,

wenig wirtschaftlich. Capryllactam, Laurinlactam oder Mischungen der

Es ist Aufgabe der Erfindung, Fäden oder Fasern 60 Lactame, die Polykondensate aus Salzen von Diaminen

herzustellen, die eine bleibende stark verminderte und Dicarbonsäuren mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen,

elektrostatische Aufladbarkeit zeigen, ohne daß die wie den Salzen aus Adipinsäure, Korksäure oder Se-

übrigen Eigenschaften dieser Fäden, wie mechanische bazinsäure und Hexamethylendiamin, Octamethylen-

oder färberische Eigenschaften, wesentlich beein- diamin oder Dodecamethylendiamin oder Mischpoly-

trächtigt werden. Diese Aufgabe wird durch die Er- 65 amide der genannten polyamidbildenden Ausgangs-

findung gelöst. stoffe. Besonders geeignet sind generell Polyamide, die

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum eine geringe Kristallinität aufweisen, wie Mischpoly-

Herstellen von Fäden oder Fasern aus fadenbildenden amide oder Polyamide, die durch Abschrecken der