DE2651534A1 - FIBER-FORMING DISORDERED POLYAMIDS - Google Patents
FIBER-FORMING DISORDERED POLYAMIDSInfo
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- DE2651534A1 DE2651534A1 DE19762651534 DE2651534A DE2651534A1 DE 2651534 A1 DE2651534 A1 DE 2651534A1 DE 19762651534 DE19762651534 DE 19762651534 DE 2651534 A DE2651534 A DE 2651534A DE 2651534 A1 DE2651534 A1 DE 2651534A1
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- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
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- D01F6/80—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products from copolyamides
Description
DR. BEUG DIPL.-ING. STAFF DIPL.-ING. SCiIWABE DR. DR. SANDMAIR „R DR. BEUG DIPL.-ING. STAFF DIPL.-ING. SCiIWABE DR. DR. SANDMAIR “ R
PATENTANWÄLTE ^PATENT LAWYERS ^
8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 458 MUNICH 86, POST BOX 86 02 45
Anwaltsakte 27
Be/Sch Lawyer File 27
Be / Sch
Monsanto Company St. Louis, Missouri / USAMonsanto Company St. Louis, Missouri / USA
"Faserbildende ungeordnete Polyamide""Fiber-forming disordered polyamides"
Die Erfindung betrifft faserbildende ungeordnete, d.h. zufällig angeordnete Copolyamide, die durch Schmelzpolymerisation der Hexamethylendiaminsalze von bestimmten aromatischen und aliphatischen zweibasischen Säuren hergestellt sind. Getemperte Fasern, die aus den Copolyamiden der Erfindung hergestellt sind, haben außergewöhnliche Eigenschaften, wie Formbeständigkeit und sind für industrielle und textile Zwecke geeignet.The invention relates to fiber-forming disordered, i.e. random arranged copolyamides formed by melt polymerization of the hexamethylene diamine salts of certain aromatic and aliphatic dibasic acids are made. Annealed fibers made from the copolyamides of the invention have exceptional properties such as dimensional stability and are suitable for industrial and textile purposes.
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In dieser Beschreibung bedeutet die Bezeichnung -"Faser" kontinuierliche endlose Garne, Einzelfäden, Kabel und verspinnbare Stapelfasern,In this specification the term - "fiber" means continuous endless yarn, monofilament, tow and spinnable staple fibers,
- "6TA-Einheiten" Einheiten der Formel- "6TA units" units of the formula
0 O0 O
-NH -(- GH2 -^NH-C -\v /h C- - "6IA-Einheiten" Einheiten der Formel-NH - (- GH 2 - ^ NH-C - \ v / h C- - "6IA units" units of the formula
O OO O
Il >v IlIl> v Il
OH2 ->gNH-C -S? ^Jp C-OH 2 -> gNH-C -S? ^ Jp C-
- "6RA-Einheiten" Einheiten der Formel- "6RA units" units of the formula
0 0
ti η 0 0
ti η
-NH-NH
worin R eine O7- bis Cx. Q-Alkylengruppe ist,wherein R is an O 7 - to C x . Q is alkylene group,
- "66-Einheiten" 6RA-Einheiten, worin R -(-CH2-^ ist,- "66 units" 6RA units, where R is - (- CH 2 - ^,
- "6TA/6IA-Polymerisat" ein zufälliges Mischpolymerisat, das wiederkehrende 6TA- und 6IA-Einheiten enthält, von denen 50 bis 80 Mol# der Einheiten 6TA-Einheiten sind und- "6TA / 6IA polymer" is a random copolymer containing recurring 6TA and 6IA units, 50 of which are to 80 mole # of the units are 6TA units and
- "6TA/6IA/6RA-Polymerisat" ein zufälliges Mischpolymerisat, das im wesentlichen aus 6TA7 6IA-und 6RA-Einheiten besteht.- "6TA / 6IA / 6RA polymer" a random copolymer which consists essentially of 6TA 7 6IA and 6RA units.
In der Britischen Patentschrift 1 382 551 ist die Herstellung von formbeständigen Stapelfasern aus 6TA/6IA-Polymerisaten mittels einem ansatzweisen Verfahren beschrieben, bei dem eine wäßrige Lösung von Hexamethylendiaminsalzen von Terephthal- und Isophthalsäuren (6TA- und 6IA-Salzen) in einem Autoklaven unter gesteuerten Zeit-, Temperatur- und Druckbedingungen unter Bildung eines geschmolzenen 6TA/6IA-Polymerisats erhitzt undIn British Patent 1,382,551 the manufacture is of dimensionally stable staple fibers made of 6TA / 6IA polymers by means of described a batch process in which an aqueous solution of hexamethylenediamine salts of terephthalic and isophthalic acids (6TA and 6IA salts) in an autoclave under controlled time, temperature and pressure conditions Heated and formed a molten 6TA / 6IA polymer
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dann unmittelbar vom Boden des Autoklaven in Fasern extrudiert wird. Die Fasern sind im wesentlichen amorph und werden verstreckt und getempert, um die Kristallinität zu erhöhen und die Festigkeitseigenschaften zu verbessern. Eine geringe Menge 6TA/6IA-Polymerisat verbleibt als Belag an der Innenwandung und dem Rührwerk des Autoklaven nach Extrudieren. Ungünstigerweise schmilzt dieser 6TA/6IA-Polymerisatbelag nicht vollständig während der nächsten Polymerisation. Partikel des 6TA/6IA-Polymerisatbelags dispergieren in dem geschmolzenen 6TA/6IA-Polymerisat, das in der nächsten Polymerisation gebildet wird, unter Bildung eines heterogenen 6TA/6IA-Polymerisats, eine Bedingung, die hier als "Polymerisatheterogenität" bezeichnet wird. Versuche, brauchbare Fasern durch Schmelzverspinnen von heterogenen 6TA/6IA-Polymerisaten zu erhalten, sind nicht gänzlich erfolgreich und in einigen Fällen können Fasern überhaupt nicht erhalten werden. In den Fällen, bei denen Fasern erhalten werden, sind die Fasern in ihrem Aussehen undurchsichtig, enthalten Partikel von beachtenswerter Größe und haben im allgemeinen unannehmbare Eigenschaften. Es ist daher, um Hochqualitätsfasern zu erhalten, notwendig, den Autoklaven zwischen jeder Arbeitsperiode (d.h. der Polymerisation und dem Extrudieren) zu reinigen, um den 6TA/6IA-Polymerisatbelag zu entfernen, der nach dem Extrudieren zurückbleibt. Das Reinigen des Autoklaven nach jedem Arbeitsvorgang ist zeitraubend und kostspielig und daher für technische Zwecke nicht geeignet.then extruded into fibers immediately from the bottom of the autoclave will. The fibers are essentially amorphous and become stretched and tempered to increase crystallinity and improve strength properties. A minor one The amount of 6TA / 6IA polymer remains as a coating on the inner wall and the stirrer of the autoclave after extrusion. Unfortunately This 6TA / 6IA polymer coating does not melt completely during the next polymerization. Particles of 6TA / 6IA polymer coating disperse in the melted 6TA / 6IA polymer formed in the next polymerization becomes, with the formation of a heterogeneous 6TA / 6IA polymer, a condition referred to herein as "polymer catheterogeneity" will. Attempts to obtain useful fibers by melt spinning heterogeneous 6TA / 6IA polymers, are not entirely successful and in some cases can Fibers are not preserved at all. In the cases where fibers are obtained, the fibers are in appearance opaque, contain particles of considerable size, and generally have unacceptable properties. It is therefore, in order to obtain high quality fibers, the Clean the autoclave between each working period (i.e. polymerisation and extrusion) in order to remove the 6TA / 6IA polymer coating to remove that remains after extrusion. The cleaning of the autoclave after each operation is essential time consuming and expensive and therefore not suitable for technical purposes.
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine modifi-It is an object of the present invention to provide a modified
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zierte faserbildende 6TA/6IA-Polymerisatzubereitung zu schaffen, die durch, ein ansatzweises Verfahren in einem Autoklaven hergestellt werden kann, ohne daß Polymerisatheterogenität eintritt und ohne daß der Autoklav zwischen den aufeinander folgenden Arbeitsperioden zur Entfernung des Polymerisatbelags gereinigt werden muß.to create adorned fiber-forming 6TA / 6IA polymer preparation, which can be prepared by a batch process in an autoclave without sacrificing polymeric catheterogeneity occurs and without the autoclave between the one another the following working periods to remove the polymer coating needs to be cleaned.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist, eine modifizierte öTA/eiA-Polymerisatzubereitung, aus der brauchbare Fasern geformt werden können, herzustellen.Another object of the invention is a modified OTA / eiA polymer preparation from which useful fibers are formed can be produced.
Nach der vorliegenden Erfindung wird die Schmelzpolymerisation von 6TA- und 6IA-SaIzen in Gegenwart von einem oder mehreren Hexamethylendiaminsalzen einer aliphatischen zweibasischenAccording to the present invention, the melt polymerization of 6TA and 6IA salts in the presence of one or more Hexamethylene diamine salts of an aliphatic dibasic
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Säure der allgemeinen Formel HO-C-R-G-OH, worin R eine Alkylengruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen ist, unter Bildung eines Copolyamids durchgeführt, das im wesentlichen die wiederkehrenden Einheiten der FormelnAcid of the general formula HO-C-R-G-OH, in which R is an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms to form a Copolyamids, which are essentially the repeating Units of the formulas
(A) -NH —£- CH2 -^ HH-Ö-<(A) -NH - £ - CH 2 - ^ HH-Ö- <
(B) -NH(B) -NH
(C) -NH —f- CH(C) -NH-f-CH
enthält, worin R eine C,- bis C^Q-Alkylengruppe ist und in den aufeinander folgenden (C)-Einheiten gleich oder verschiedencontains, wherein R is a C, - to C ^ Q -alkylene group and in the successive (C) units, identical or different
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ist und bei denen 30 bis 40# der wiederkehrenden Einheiten (B)-Einheiten, 2 bis 15# der wiederkehrenden Einheiten (C)-Einheiten und der Rest der wiederkehrenden Einheiten (A)-Einheiten sind.is and where 30 to 40 # of the repeating units (B) units, 2 to 15 # of the repeating units (C) units and the rest of the repeating units are (A) units.
Die Copolyamide der Erfindung können mittels einem ansatzweisen Verfahren in einem Autoklaven hergestellt und daraus extrudiert werden, ohne daß eine Polymerisatheterogenität eintritt und ohne daß der Autoklav zwischen den Verfahrensfolgen zur Entfernung der Polymerisatablagerungen gereinigt werden muß.The copolyamides of the invention can be prepared and extruded from an autoclave by a batch process without polymer catheterogeneity occurring and without leaving the autoclave between process sequences be cleaned to remove the polymer deposits got to.
Die aus den Copolyamiden hergestellten Fasern der Erfindung sind normalerweise im wesentlichen amorph und können nach Temperungsverfahren, wie sie in der Britischen Patentschrift beschrieben sind, zur Erhöhung ihrer Kristallinität getempert werden. Das Tempern kann erreicht werden entweder während oder nachdem die Fasern, so wie sie versponnen sind, verstreckt werden (d.h. gestreckt werden) bei einer gewünschten Orientierung und Denierzahl. Während das Verstrecken der Fasern, wie sie durch das Verspinnen erhalten wurden, zu einer Orientierung der Polymerisatmoleküle in Richtung der Faserachse führt, erhält man durch Verstrecken ohne Tempern keine bedeutende Erhöhung der Kristallinität der Fasern nach dem Stand des Verspinnens. Kristalline Fasern, die aus eTA/eiA/GRA-Polymerisaten der Erfindung hergestellt sind, haben Schrumpfungswerte in kochendem Wasser von weniger als etwa 10$ und es sind bei ihnen viele der besten Eigenschaften, sowohl der Nylon 66- und PET-(Polyäthylenterephthalat)-Fasern kombiniert. BeispielsweiseThe fibers of the invention made from the copolyamides are normally essentially amorphous and can be processed by annealing processes, as described in the British patent, annealed to increase their crystallinity will. Annealing can be accomplished either during or after the fibers are drawn as they are spun (i.e., stretched) at a desired orientation and denier. While stretching the fibers like them obtained by spinning leads to an orientation of the polymer molecules in the direction of the fiber axis drawing without annealing does not significantly increase the crystallinity of the fibers after the state of spinning. Crystalline fibers made from eTA / eiA / GRA polymers of the invention have shrinkage values in boiling water of less than about $ 10 and it's with them many of the best properties of both nylon 66 and PET (polyethylene terephthalate) fibers combined. For example
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haben die kristallinen Fasern eine Adhäsion gegenüber Gummi und Farbverhaltenseigenschaften, die sie mit Nylon 66-Fasern, und Moduli und Knitterfestigkeit, die sie mit PET-Fasern vergleichbar machen.the crystalline fibers have an adhesion to rubber and color retention properties that they have with nylon 66 fibers, and moduli and crease resistance that make them comparable to PET fibers do.
Die 6TA/6IA/6RA-Polymerisate der Erfindung können mittels Schmelzpolymerisation eines Salzgemischs hergestellt werden, das die geeigneten Mengen an 6TA-SaIz, 6IA-SaIz und 6BA-SaIz enthält, wozu man eine wäßrige Lösung des Salzgemischs in einem Autoklaven in herkömmlicher Weise unter gesteuerten Zeit-, Temperatur- und Druckbedingungen erhitzt. Vorzugsweise führt man die Polymerisation in drei Abschnitten durch. Während dem ersten Abschnitt erhitzt man das Reaktionsgemisch in Gegenwart eines inerten Gases, wie Stickstoff, von Raumtemperatur auf etwa 20O0O unter einem Druck von etwa 18 Atm. Während dem zweiten Abschnitt erhitzt man das Reaktionsgemisch auf etwa 3000C, wobei man den Druck im wesentlichen konstant hält. Während dem dritten Abschnitt erhöht man die Temperatur leicht, beispielsweise um weitere 10 bis 200C, während man den Druck auf atmosphärischen Druck reduziert. Gegebenenfalls hält man nach Beendigung des dritten Abschnitts die erhaltene geschmolzene Masse bei atmosphärischem Druck bei oder über ihrer Schmelztemperatur ausreichend lange, um die geschmolzene Masse zum Gleichgewicht zu bringen, beispielsweise 30 Minuten. Die optimalen Zeit-, Temperatur- und Druckbedingungen, die zum Durchführen von jedem der Polymerisationsabschnitte in Betracht kommen, werden etwas in Abhängigkeit von dem Schmelzpunkt des je-.weiligen zur Herstellung vorgesehenen 6TA/6IA/6RA-PolymerisatsThe 6TA / 6IA / 6RA polymers of the invention can be prepared by melt polymerization of a salt mixture containing the appropriate amounts of 6TA salt, 6IA salt and 6BA salt, for which purpose an aqueous solution of the salt mixture in an autoclave in a conventional manner controlled time, temperature and pressure conditions. The polymerization is preferably carried out in three stages. During the first section, the reaction mixture is heated in the presence of an inert gas such as nitrogen from room temperature to about 20O 0 O under a pressure of about 18 atm. During the second section, the reaction mixture is heated to about 300 ° C., the pressure being kept essentially constant. During the third section, the temperature is increased slightly, for example by a further 10 to 20 ° C., while the pressure is reduced to atmospheric pressure. If necessary, after the end of the third stage, the molten mass obtained is kept at atmospheric pressure at or above its melting temperature for a sufficient time to bring the molten mass to equilibrium, for example 30 minutes. The optimum time, temperature and pressure conditions which come into consideration for carrying out each of the polymerization sections become somewhat dependent on the melting point of the respective 6TA / 6IA / 6RA polymer intended for production
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variieren. Das erhaltene geschmolzene 6TA/6IA/6RA-Polymerisat kann durch eine Spinndüse, die am Boden des Autoklaven angebracht ist, extrudiert werden, wodurch man im wesentlichen amorphe Fasern erhält. Es können weitere Verfahren in dem Autoklaven durchgeführt werden, ohne daß man die Polymerisatrückstände aus dem Autoklaven zwischen den aufeinander folgenden Verfahren entfernt und ohne daß eine Polymerisatheterogenität eintritt. Die erhaltenen Fasern werden dann zur Erhöhung der Kristallinität und um sonstwie ihre physikalischen Eigenschaften zu verbessern, verstreckt und getempert.vary. The obtained molten 6TA / 6IA / 6RA polymer can be extruded through a spinneret attached to the bottom of the autoclave, essentially producing amorphous fibers. Further processes can be carried out in the autoclave without removing the polymer residues from the autoclave between successive Process removed and without any polymer catheterogeneity entry. The fibers obtained are then used to increase crystallinity and otherwise improve their physical properties to improve, stretched and tempered.
Das Tempern der im wesentlichen amorphen Fasern kann während dem Verstrecken oder nachdem die Faser auf eine gewünschte Denierzahl verstreckt wurde, bewirkt werden. Im allgemeinen wird die Faser auf das 3- bis 5-fache ihrer Anfangslänge verstreckt. Wenn die Faser vor dem Tempern verstreckt wird, kann sie in einer einzigen Stufe über einen erhitzten Dorn (85 bis 115°C) verstreckt werden. Das Verstrecken der im wesentlichen amorphen Faser ohne Tempern führt zu einer Orientierung der Polymerisatmoleküle in der Richtung der Faserachse, erhöht jedoch nicht wesentlich die Kristallinität der Fasern. Wenn -jedoch nach dem Verstrecken die im wesentlichen amorphe Faser in der hier beschriebenen Weise getempert wird, hat die Faser einen relativ hohen Kristallinitätsgrad. Das Tempern der Faser wird zweckmäßigerweise so durchgeführt, daß man die Faser auf eine Temperatur, die über der Glasübergangstemperatur (Tg) des Polymerisats und unter der Temperatur, bei der die Faser geschmolzen wird, liegt und vorzugsweise auf eine Temperatur über The annealing of the substantially amorphous fibers can be carried out during drawing or after the fiber has been adjusted to a desired one Denier drawn. In general, the fiber is drawn to 3 to 5 times its initial length. If the fiber is drawn before annealing, it can be passed through a heated mandrel (85 to 115 ° C). The stretching of the essentially Amorphous fiber without annealing leads to an orientation of the polymer molecules in the direction of the fiber axis, but increases does not significantly affect the crystallinity of the fibers. However, if after drawing the substantially amorphous fiber in is annealed in the manner described herein, the fiber has a relatively high degree of crystallinity. Annealing the fiber is expediently carried out so that the fiber is heated to a temperature above the glass transition temperature (Tg) of the Polymerisats and below the temperature at which the fiber is melted, and preferably to a temperature above
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etwa 1600G erhitzt. Das Tempern der Fasern kann dadurch bewirkt werden, daß man die Faser einer erhitzten Umgebung aussetzt, wie beispielsweise einer erhitzten inerten Flüssigkeit, (zum Beispiel Dampf, Luft oder Stickstoff) oder einer erhitzten Oberfläche, wie einem heißen Schuh. Ein bevorzugtes Verfahren zum Erhitzen der Faser besteht darin, daß die Faser kontinuierlich durch eine elektrisch erhitzte Röhre mit einem Kissen aus Dampf oder erhitztem Stickstoff leitet. Ein weiteres Verfahren besteht darin, daß man kontinuierlich die Faser durch eine Kammer, die mit einem Infrarotheizgerät ausgestattet ist, oder über eine erhitzte gebogene Oberfläche, leitet. Wenn gewünscht, kann die Faser einfach in einen Ofen gebracht und erhitzt werden. Die Dauer, während der man die Faser mit der erhitzten Umgebung in Knntakt bringt, ist abhängig von den Faktoren wie der Temperatur der erhitzten Umgebung und der Denierzahl der Faser. Es können verschiedene Verfahren und Bedingungen, wie sie dem Fachmann bekannt sind, zum Tempern der Fasern nach der Erfindung angewendet werden.about 160 0 G heated. Annealing of the fibers can be accomplished by exposing the fiber to a heated environment such as a heated inert liquid (e.g., steam, air or nitrogen) or a heated surface such as a hot shoe. A preferred method of heating the fiber is by continuously passing the fiber through an electrically heated tube with a cushion of steam or heated nitrogen. Another method is to continuously pass the fiber through a chamber equipped with an infrared heater or over a heated curved surface. If desired, the fiber can simply be placed in an oven and heated. The length of time that the fiber is brought into contact with the heated environment depends on factors such as the temperature of the heated environment and the denier of the fiber. Various methods and conditions known to those skilled in the art can be used to anneal the fibers of the invention.
Es wurde festgestellt, daß die physikalischen Eigenschaften der getemperten Fasern von der Spannung der Fasern, während sie dem Tempern unterliegen, beeinflußt werden. Beispielsweise haben verstreckte Fasern, die beim Tempern lose gehalten werden, minimale Schrumpfungswerte in kochendem Wasser (BWS), beispielsweise unter 2#, während verstreckte Fasern, die beim Tempern unter beträchtlicher Spannung gehalten werden (zum Beispiel wenn sie weiter bei einem Verstreckungsverhältnis von 1.12 bis 1.2 während dem Tempern verstreckt werden) im allgemeinen BWS-It was found that the physical properties of the annealed fibers can be affected by the tension of the fibers while they are undergoing annealing. For example, have stretched fibers that are held loosely during annealing, minimal shrinkage values in boiling water (BWS), for example below 2 #, while drawn fibers held under considerable tension during annealing (for example if they are further stretched at a stretching ratio of 1.12 to 1.2 during annealing) generally BWS
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Werte zwischen 8 und 10#. Es werden demgemäß verstreckte Fasern, wenn sie beim Tempern intermediären Spannungen unterliegen, BWS-Werte von 2 bis 8# aufweisen. Die Festigkeit der Fasern ist andererseits direkt proportional dem Spannungsausmaß, dem die Fasern während dem Tempern unterliegen. Fasern, die während dem Tempern Spannung unterliegen, haben demgemäß größere Festigkeit als Fasern, die beim Tempern lose gehalten werden.Values between 8 and 10 #. It will be stretched accordingly Fibers, if they are subject to intermediate stresses during annealing, have BWS values of 2 to 8 #. The strength of the Fibers, on the other hand, is directly proportional to the amount of stress the fibers are subjected to during annealing. Fibers, that are subject to tension during annealing accordingly have greater strength than fibers that are held loosely during annealing will.
Salzgemische, die zur Herstellung der 6TA/6IA/6RÄ.-Polymerisate der Erfindung geeignet sind, enthalten 30 bis 40 Mol.# 6IA-SaIz und 2 bis 15 Mol.# 6RA-SaIz, wobei der Rest aus 6TA-SaIz besteht. Die Molarverhältnisse der 6TA-, 6IA- und 6RA-Einheiten in den erhaltenen Polymerisaten stimmen mit den entsprechenden Molarmengen 6TA-, 6IA- und 6RA-Salzen, die zu ihrer Herstellung verwendet wurden, überein.Salt mixtures that are used to produce the 6TA / 6IA / 6RÄ.-polymers of the invention contain 30 to 40 moles. # 6IA salt and 2 to 15 moles. # 6RA-SaIz with the remainder being 6TA-SaIz. The molar ratios of the 6TA, 6IA, and 6RA units in the polymers obtained agree with the corresponding molar amounts of 6TA, 6IA and 6RA salts used for their preparation were used.
Zur wirksamen Vermeidung der Polymerisatheterogenität muß das Salzgemisch wenigstens etwa 2 Mol.# 6 RA-SaIz enthalten. Wenn andererseits mehr als etwa 15 Mol.# des Salzgemisches aus 6RA-SaIz bestehen, werden die Schrumpfungswerte in kochendem Wasser und die Festigkeitseigenschaften der aus den erhaltenen Polymerisaten hergestellten Fasern nachteilig beeinflußt. Zufriedenstellende Ergebnisse werden im allgemeinen erhalten, wenn.7 bis 12 Mol.# des zur Herstellung der Polymerisate nach der Erfindung verwendeten Salzgemischs aus 6RA-SaIz bestehen. Wenn im allgemeinen mehr als etwa 40 Mol.# des Salzgemischs aus 6IA-SaIz bestehen, sind die aus den erhaltenen Polymerisaten hergestellten Fasern schwierig zu kristallisieren, währendTo effectively avoid polymer heterogeneity, the salt mixture must contain at least about 2 moles of # 6 RA salt. if on the other hand, more than about 15 mol. # of the salt mixture of 6RA-SaIz insist, the shrinkage values will be in boiling water and adversely affects the strength properties of the fibers produced from the resulting polymers. Satisfactory Results are generally obtained when 7 to 12 mol. # Of the for the preparation of the polymers according to the salt mixture used in the invention consist of 6RA-SaIz. Generally when more than about 40 moles. # Of the salt mixture consist of 6IA-SaIz, the fibers produced from the polymers obtained are difficult to crystallize, while
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wenn weniger als etwa 30 Mol.# des Salzgemischs aus 6IA-SaIz bestehen, es schwierig ist, lasern aus dem erhaltenen Polymerisat wegen des hohen Schmelzpunktes des erhaltenen Polymerisats zu bilden.if less than about 30 moles. # of the mixed salt of 6IA salt exist, it is difficult to laser from the polymer obtained because of the high melting point of the polymer obtained to build.
Zu 6EA-SaIzen, die zur Herstellung der Copolyamide der Erfindung geeignet sind, gehören die Hexamethylendiaminalze der Glutar-, Adipin-, Azelain-, Kork-, Sebacin- oder Dodecandicarbonsäuren. Wenn gewünscht, kann ein Gemisch von zwei oder mehr 6RA-Salzen verwendet werden. Hexamethylendiammoniumadipat (66-SaIz) ist ein bevorzugtes 6RA-SaIz, das zur Herstellung von Polymerisaten nach der Erfindung Verwendung findet.About 6EA salts used to make the copolyamides of the invention are suitable include the hexamethylenediamine ores Glutaric, adipic, azelaic, cork, sebacic or dodecanedicarboxylic acids. If desired, a mixture of two or more can be used 6RA salts can be used. Hexamethylene diammonium adipate (66-salt) is a preferred 6RA salt used in the manufacture of Polymers according to the invention is used.
Die Salze, die zur Herstellung der Polymerisate verwendet werden, solltai die höchstmögliche Reinheit aufweisen und können mittels herkömmlicher Verfahren hergestellt werden, wie sie üblicherweise zur Herst ellung von einfachen Polyamidsalzen, beispielsweise von Hexamethylendiammoniumadipat (66-Salz) verwendet werden.The salts that are used to produce the polymers should and can have the highest possible purity be produced by conventional processes, as are usually used for the production of simple polyamide salts, for example, hexamethylene diammonium adipate (66 salt) is used will.
Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung, ohne den Erfindungsbereich einzuschränken.The following examples serve to illustrate the invention without restricting the scope of the invention.
Die die Zugfestigkeitseigensehaften der in den Beispielen angegebenen Pasern wurden mittels einem Instron-Prüfgerät gemessen. Die grundmolaren Viskositätswerte (η ), die in den Beispielen angegeben sind, werden definiert durch die folgende Gleichung:The tensile strength properties of those given in the examples Pipes were measured using an Instron tester. The intrinsic viscosity values (η) used in the examples are defined by the following equation:
) = V 'd (.RV-I-InRV ) , C) = V 'd (.RV-I-InRV ) , C
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worin EV die relative Viskosität und G eine Konzentration von 0,4 g Polymerisat in 100 ml Lösungsmittel ist. Die relative Viskosität wird dadurch bestimmt, daß man in einem Kapillarviskosimeter die Fließzeit einer verdünnten Lösung des Polymerisats durch die Fließzeit des reinen Lösungsmittels dividiert. Die verdünnten Lösungen, die zur Bestimmung des RV-Wertes verwendet werden, sind die Konzentration ausgedrückt durch (G); die Fließzeiten sind bestimmt bei 25 C unter Verwendung von 95 bis 98$ konzentrierter Schwefelsäure als Lösungsmittel. Die Prozentwerte Schrumpfung in siedendem Wasser (,% BWS) sind in den Beispielen nach dem folgenden Verfahren bestimmt. Zwei Klemmen werden an der Faserlänge (L-, ) so angebracht, daß der Abstand zwischen den Klemmen, wenn die Faser gestreckt ist, 15 und 50 cm beträgt. Die mit den Klemmen gesicherte Faser wird dann 10 Minuten in kochendes Wasser getaucht. Die Faser wird dann entfernt und unter Raumbedingungen getrocknet. Der Abstand zwischen den Klemmen, wenn die Faser gestreckt wird, wird erneut gemessen (L2). Der Prozentsatz Schrumpfung in kochendem Wasser (BWS) wird bestimmt nach der folgenden Gleichung:where EV is the relative viscosity and G is a concentration of 0.4 g of polymer in 100 ml of solvent. The relative viscosity is determined by dividing the flow time of a dilute solution of the polymer by the flow time of the pure solvent in a capillary viscometer. The diluted solutions used for determining the RV value are the concentration expressed by (G); the flow times are determined at 25 ° C. using 95 to 98% concentrated sulfuric acid as the solvent. The percentage values of shrinkage in boiling water (.% BWS) are determined in the examples using the following procedure. Two clips are attached to the length of the fiber (L-,) so that the distance between the clips when the fiber is stretched is 15 and 50 cm. The fiber secured with the clamps is then immersed in boiling water for 10 minutes. The fiber is then removed and dried under room conditions. The distance between the clamps when the fiber is stretched is measured again (L 2 ). The percentage of shrinkage in boiling water (BWS) is determined according to the following equation:
BWS = ( L1"L2 \ χ 100BWS = ( L 1 " L 2 \ χ 100
L1 L 1
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von 6TA/6IA/66(60/ 3 5/5) -Polymer is at, d.h. einem 6Q}A/6IA/6RA-Polymeris at, das Mol.# 6TA-Einheiten, 35 . Mol.# 6IA-Einheiten und 5 Mol.# 66-Einheiten enthält und das Schmelzverspinnen in ein Garn.This example illustrates the production of 6TA / 6IA / 66 (60 / 3 5/5) polymer is at, i.e. a 6Q} A / 6IA / 6RA polymer that Moles. # 6TA units, 35. Mole # 6IA units and 5 mole # 66 units contains and melt spinning into a yarn.
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90,0 g (0,3188 Mol) 6TA-SaIz, 52,5 g (0,1859 Mol) 6IA-SaIz, 7,0 g (0,026? Mol) 66-Salz und 100 g entionisiertes Wasser gibt man in einen Autoklaven aus rostfreiem Stahl. Nach gründlichem Spülen des Autoklaven und seines Inhalts mit Stickstoff drückt man den Autoklaven mit Stickstoff auf 18 Atm. ab. Man erhitzt dann 25 Minuten unter Rühren den Autoklaven auf 2200G und hält den Druck konstant bei 18 Atm. Man erhöht dann die Temperatur auf 3000G während 27 Minuten, wobei man den Druck wiederum bei 18 Atm. hält. Man verringert dann den Druck auf atmosphärischen Druck während 25 Minuten, wobei man die Temperatur auf 3160C erhöht. Am Boden des Autoklaven befindet sich eine 14—Lochdüse und das Polymerisat (/*?_7) = 0,824-) wurde dann durch die Spinndüse unter Verwendung eines Stickstoffdrucks von 18 Atm. extrudiert. Das erhaltene Garn wurde auf einer Spule unter Verwendung einer herkömmlichen Aufwickelmaschine gesammelt. Das Garn wurde dann um das 3,60-Fache über einen 2" (50,£3 mm) Stift bei 1000C verstreckt, wodurch man ein 80 den Garn mit einer Dehnung von 18# und einer festigkeit von 3,8 g/den, erhielt.90.0 g (0.3188 mol) of 6TA salt, 52.5 g (0.1859 mol) of 6IA salt, 7.0 g (0.026 mol) of 66 salt and 100 g of deionized water are placed in an autoclave made of stainless steel. After the autoclave and its contents have been thoroughly flushed with nitrogen, the autoclave is pressurized to 18 atm with nitrogen. away. It is then heated for 25 minutes while stirring the autoclave at 220 0 G and maintains the pressure constant at 18 atm. One then raises the temperature to 300 0 G for 27 minutes with the pressure being in turn at 18 atm. holds. One then reduces the pressure to atmospheric pressure for 25 minutes while the temperature is raised to 316 0 C. At the bottom of the autoclave there is a 14-hole nozzle and the polymer (/ *? _ 7) = 0.824-) was then passed through the spinneret using a nitrogen pressure of 18 atm. extruded. The resulting yarn was collected on a bobbin using a conventional winder. The yarn was then stretched by 3.60 times with a 2 "(50, £ 3 mm) pin at 100 0 C to give an 80 the yarn having an elongation of 18 # and a strength of 3.8 g / the, received.
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von 6TA/6IA/66-(60/30/10)-Polymerisat (/r\7) - 0,81) und das Schmelzverspinnen in ein Garn. Polymerisat und Garn wurden nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt. In diesem Falle wurde das Polymerisat aus einem Gemisch von 6TA-j 6IA- und 66-Salz en hergestellt, wobei die Salze in einem Molarverhältnis von 60:30:10 verwendet wurden. Das Garn wurde gesammelt und dann um dasThis example explains the production of 6TA / 6IA / 66- (60/30/10) polymer (/ r \ 7) - 0.81) and the melt spinning into a yarn. The polymer and yarn were made according to the procedure of Example 1. In this case the polymer was prepared from a mixture of 6TA-j 6IA and 66 salts, the salts being used in a molar ratio of 60:30:10. The yarn was collected and then around that
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is·is
3,7-Fache auf eine Denierzahl von 80 verstreckt. Das verstreckte Garn hatte eine Dehnung von 18$ und eine Festigkeit von 3»7 g/den.Drawn 3.7 times to 80 denier. The drawn yarn had an elongation of $ 18 and tenacity from 3 »7 g / den.
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von 6TA/6IA/66-(55/35/10)-Polymerisat (/^_7) = 0,80) und das Schmelzverspinnen in ein Garn. Polymerisat und Garn wurden nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt. In diesem Falle wurde das Polymerisat aus einem Gemisch von 6!A-* 6IA- und 66-Salzen hergestellt, wobei die Salze in einem Molarverhältnis von 55J35s10 vorhanden waren. Das Garn wurde gesammelt und um das 3»95-S1ache auf eine Denierzahl von 71 verstreckt. Das verstreckte Garn hatte eine Dehnung von 16$ und eine Festigkeit von 3»7 g/den.This example explains the production of 6TA / 6IA / 66- (55/35/10) polymer (/ ^ _ 7) = 0.80) and the melt spinning into a yarn. The polymer and yarn were made according to the procedure of Example 1. In this case the polymer was prepared from a mixture of 6! A- * 6IA and 66 salts, the salts being present in a molar ratio of 55-135-10. The yarn was collected and drawn 3 »95-S 1 to a denier of 71. The drawn yarn had an elongation of 16 $ and a tenacity of 3-7 g / den.
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von 6TA/6IA/66-(50/35/15)-Polymerisat und das Schmelzverspinnen in ein Garn. Polymerisat und Garn wurden nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, lh diesem Falle wurde das Polymerisat aus einem Gemisch von 6TA-, 6IA- und 66-Salzen hergestellt, wobei die Salze in einem Molverhältnis von 50:35*15 vorhanden waren. Das Garn wurde gesammelt und um das 3»80JLFache auf 74 den. verstreckt. Das verstreckte Garn hatte eine Dehnung von 20# und eine Festigkeit von 2,8 g/den.This example explains the production of 6TA / 6IA / 66 (50/35/15) polymer and melt spinning into a yarn. The polymer and yarn were prepared according to the procedure of Example 1, in this case the polymer was prepared from a mixture of 6TA, 6IA and 66 salts, the salts being present in a molar ratio of 50: 35 * 15. The yarn was collected and shed 3-80 JL by 74 den. stretched. The drawn yarn had an elongation of 20 # and a tenacity of 2.8 g / den.
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Λ,Λ,
Eine Probe von jedem der Garne der Beispiele 2 "bis 4- wurde getempert, wozu man das Garn kontinuierlich bei konstanter Länge (Verstreckungsverhältnis 1,0) und einer Geschwindigkeit von J8,1 m/Min, durch eine Kammer mit einer Länge von 30,5 cm leitet, die Infrarotheizvorrichtungen enthalt. Die Kammer wurde bei einer Temperatur von etwa 30O0C gehalten. Zu Vergleichszwecken wurde ein 70 den. 14-j?adengarn hergestellt aus 6TA/6IA-(65/35) ebenso unter den gleichen Bedingungen getempert. Der #-Wert BWS für jedes der Garne wurde vor und nach dem Tempern bestimmt und ist in der nachfolgenden Tabelle I angegeben.A sample of each of the yarns of Examples 2 "to 4- was annealed, for which purpose the yarn was passed continuously at a constant length (draw ratio 1.0) and a speed of J8.1 m / min, through a chamber with a length of 30, 5 cm is derived, containing the infrared heaters. the chamber was maintained at a temperature of about 30O 0 C. for comparison, a 70 is the. 14-j? adengarn made of 6TA / 6IA- (65/35) as well under the same conditions annealed The # value BWS for each of the yarns was determined before and after annealing and is given in Table I below.
Tempern# ESPE after the
Annealing
6TA/6IA/66Molar nursing care
6TA / 6IA / 66
Tempern % GVA before
Annealing
Die Ergebnisse der Tabelle I zeigen, daß die aus den Polymerisaten der vorliegenden Erfindung hergestellten Garne getempert werden können unter Bildung von formbeständigen Garnen, die vergleichbar sind mit den getemperten Garnen aus 6TA/6IA-Polymerisaten. The results in Table I show that from the polymers Yarns made according to the present invention can be annealed to form dimensionally stable yarns which are comparable to the annealed yarns made from 6TA / 6IA polymers.
Dieses Beispiel erläutert, daß Fasern der Polymerisate der vorliegenden Erfindung ansatzweise in einem Autoklaven hergestelltThis example illustrates that fibers of the polymers of the present Invention made in an autoclave in batches
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werden können, ohne daß man den Autoklaven zwischen den aufeinander folgenden Polymerisationen reinigt, um Polymerisatablagerungen aus dem Autoklaven zu entfernen und ohne daß eine Polymerisatheterogenität eintritt. Bei dem ansatzweisen Verfahren wurden zwei aufeinander folgende Polymerisationen durchgeführt, ohne daß man den Autoklaven nach dem ersten Verfahrensdurchgang reinigt. Bei jedem Ablauf wurde ein Gemisch von 6TA-, 6IA- und 66-Salzen in dem Autoklaven unter Bildung des geschmolzenen Polymerisats polymerisiert. Das geschmolzene Polymerisat wurde dann vom Boden des Autoklaven in Wasser extrudiert, gewonnen und, soweit möglich, in Garn schmelzversponnen.can be without having to intervene in the autoclave following polymerizations cleans to remove polymer deposits from the autoclave and without a Polymeris catheterogeneity occurs. In the batch process, two sequential polymerizations were carried out, without cleaning the autoclave after the first process run. A mixture of 6TA-, 6IA and 66 salts in the autoclave to form the molten Polymerized. The molten polymer was then extruded from the bottom of the autoclave into water, obtained and, as far as possible, melt-spun into yarn.
6TA/6IA/66(55/35/10)-Polymerisat wurde dadurch hergestellt, daß man 825 g (2,922 Mol) 6TA-SaIz, 525 g (1,859 Mol) 6IA-SaIz, 140 g (0,534 Mol) 66-Salz und 1000 g H2O in einen gereinigten Autoklaven einbringt. Nach gründlichem Kühlen mit gereinigtem Stickstoff verschließt man den Autoklaven und erhitzt auf 2000C während man rührt und den Druck auf 14,6 Atm. ansteigen läßt. Temperatur und Druck wurden dann 15 Minuten konstant gehalten. Die Temperatur wurde dann auf 2180C während 3 Minuten erhöht, wobei man den Druck auf 18 Atm. ansteigen läßt und konstant hält. Die Temperatur wurde dann auf 3000C (18 Atm.) während 30 Minuten erhöht. Der Druck wurde dann auf atmosphärischen Druck während 65 Minuten reduziert, während man die Schmelztemperatur auf 32O0C erhöht. Das Polymerisat wurde dann aus dem Autoklaven extrudiert und in Wasser abgeschreckt. Die extrudierte Polymerisatmasse war rein und homogen. Nach dem Extrudieren verblieben etwa 150 g Polymerisat in dem Autoklaven als Belag6TA / 6IA / 66 (55/35/10) polymer was prepared by adding 825 g (2.922 mol) 6TA salt, 525 g (1.859 mol) 6IA salt, 140 g (0.534 mol) 66 salt and Introduces 1000 g of H 2 O into a cleaned autoclave. After thorough cooling with purified nitrogen, the autoclave is closed and heated to 200 ° C. while stirring and the pressure to 14.6 atm. increases. The temperature and pressure were then kept constant for 15 minutes. The temperature was then increased to 218 ° C. over the course of 3 minutes, the pressure being increased to 18 atm. increases and keeps it constant. The temperature was then increased to 300 ° C. (18 atm.) For 30 minutes. The pressure was then reduced to atmospheric pressure for 65 minutes while increasing the melting temperature to 32O 0 C. The polymer was then extruded from the autoclave and quenched in water. The extruded polymer mass was pure and homogeneous. After the extrusion, about 150 g of polymer remained in the autoclave as a covering
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der Wandungen und des Rührwerks. Eine zweite Polymerisation wurde in dem Autoklaven in Gegenwart der Polymerisatablagerung durchgeführt, wobei man im wesentlichen das gleiche Verfahren und die gleichen Bedingungen wie bei der ersten Polymerisation verwendet. Die extrudierte polymere Masse war klar, homogen und konnte leicht in ein Garn schmelzversponnen werden. Nach der zweiten Polymerisation verblieben wiederum etwa 14-5 g Polymerisat nach dem Extrudieren in dem Autoklaven.the walls and the agitator. A second polymerization was carried out in the autoclave in the presence of the polymer deposit performed using essentially the same procedure and the same conditions as used in the first polymerization. The extruded polymer mass was clear, homogeneous and could easily be melt-spun into a yarn. After the second polymerization there were again about 14-5 g polymer after extrusion in the autoclave.
Zu Vergleichszwecken wurde 6TA/6lA(65/35)-Polymerisat in der Weise hergestellt, daß man 975 g (3,4-53 Mol) 6TA-SaIz, 525 g (1,859 Mol) 6IA-SaIz und 1000 g H3O in einen gereinigten Autoklaven einbringt. Die Polymerisation wurde unter Verwendung eines im wesentlichen gleichen Verfahrens und gleichen Bedingungen wie oben durchgeführt. Etwa 145 g des erhaltenen Polymerisats bleiben in dem Autoklaven nach Extrudieren. Eine zweite Polymerisation wurde dann in dem Autoklaven in Gegenwart der Polymerisatablagerung durchgeführt, wobei im wesentlichen das gleiche Verfahren und die gleichen Bedingungen wie bei der ersten Polymerisation verwendet wurden. Die erhaltene extrudierte Masse enthielt Klumpen von weißem, undurchsichtigem Material, das in der klaren Polymerisatmatrix dispergiert war, d.h. die Polymerisatmasse war heterogen. Diese heterogene Eigenschaft verhinderte das Schmelzverspinnen des Polymerisats in ein Garn.For comparison purposes, 6TA / 61A (65/35) polymer was prepared in such a way that 975 g (3.4-53 mol) of 6TA salt, 525 g (1.859 mol) of 6IA salt and 1000 g of H 3 O in introduces a cleaned autoclave. The polymerization was carried out using essentially the same procedure and conditions as above. About 145 g of the polymer obtained remain in the autoclave after extrusion. A second polymerization was then carried out in the autoclave in the presence of the polymer deposit using essentially the same procedure and conditions as the first polymerization. The extruded mass obtained contained lumps of white, opaque material which was dispersed in the clear polymer matrix, ie the polymer mass was heterogeneous. This heterogeneous property prevented the polymer from being melt-spun into a yarn.
Die vorausgehenden Beispiele erläutern, daß die modifizierten 6!EA/6IA-Poli.ymerisate der Erfindung hergestellt werden können, ohne daß Polymerisatheterogenität eintritt und daß sie in Fa-The preceding examples illustrate that the modified 6! EA / 6IA polymers of the invention can be prepared without polymer catheterogeneity occurring and that they
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^L·^ L
sern schmelzversponnen werden können, die nach Tempern im wesentlichen die gleichen Eigenschaften haben wie getemperte 6TA/6IA-Fasern. Ein bedeutender Vorteil der Polymerisate der Erfindung gegenüber den 6TA/6IA-Polymerisaten besteht darin, daß die Polymerisate der Erfindung ansatzweise in einem Autoklaven hergestellt werden können, ohne daß der Autoklav nach jeder Polymerisation gereinigt werden muß. Im Gegensatz dazu muß beim Herstellen der 6TA/6IA-Polymerisate in einem ansatzweise arbeitenden Autoklaven der Autoklav nach jedem Ablauf gereinigt werden, um Polymerisatheterogenität zu vermeiden. Das Reinigen des Autoklaven nach jedem Verfahrensablauf ist zeitraubend und kostspielig und kann für technische Zwecke nicht toleriert werden.sern can be melt-spun, which after annealing essentially have the same properties as tempered 6TA / 6IA fibers. A major advantage of the polymers Invention over the 6TA / 6IA polymers consists in that the polymers of the invention batch in an autoclave can be produced without the autoclave having to be cleaned after each polymerization. In contrast to When producing the 6TA / 6IA polymers in a batch-wise autoclave, the autoclave must be cleaned after each run to avoid polymer catheterogeneity. Cleaning the autoclave after each process is time consuming and costly and cannot be tolerated for technical purposes.
Während in den vorausgehenden Beispielen Polymerisate erläutert wurden, die aus 6TA-, 6IA- und 66-Salzen hergestellt wurden, können ähnliche Ergebnisse erhalten werden, wenn man das 66-SaIz durch eine äquivalente molare Menge eines anderen Hexamethylendiaminsalzes einer G1-- bis C^o-Eicarbonsäure, beispielsweise Glutar-, Kork- oder Dodecandicarbonsäure oder deren Gemische ersetzt.While polymers prepared from 6TA, 6IA and 66 salts were illustrated in the preceding examples, similar results can be obtained if the 66 salt is replaced by an equivalent molar amount of another hexamethylene diamine salt of a G 1 - to C ^ o-eicarboxylic acid, for example glutaric, cork or dodecanedicarboxylic acid or mixtures thereof replaced.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung von faserbildenden Polymerisaten aus einem Gemisch von Hexamethylendiaminsalzen von Terephthalsäure, Isophthalsäure und einer geringen Menge wenigstens einer aliphatischen zweibasischen Säure (zum Beispiel Adipinsäure) mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen. Die Polymerisate können ansatzweise in einem Auto-In summary, the present invention relates to manufacturing of fiber-forming polymers from a mixture of hexamethylene diamine salts of terephthalic acid and isophthalic acid and a minor amount of at least one aliphatic dibasic Acid (e.g. adipic acid) having 5 to 12 carbon atoms. The polymers can be used in batches in a car
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klaven hergestellt und daraus extrudiert werden, ohne daß man den Autoklaven nach den jeweiligen Verfahrensablaufen reinigt.claves are produced and extruded therefrom without having to run the autoclave according to the respective process cleans.
-Patentansprüche--Patent claims-
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