-
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft die Verbesserung des Haftvermögens von Nylonbeschichtungen
auf Substraten aus Nylon und Polyester. Genauer gesagt, die vorliegende
Erfindung betrifft die Verwendung ausgewählter Formaldehydharze mit
hohem Iminogruppengehalt oder von teilweise alkylierten oder nicht
alkylierten Derivaten davon, um das Haftvermögen von gemischten Nylonpolymeren
an Filamenten, Folien, Teilen und dergleichen zu verbessern, die
aus Nylonverbindungen und Polyester bestehen.
-
TECHNISCHER HINTERGRUND DER
ERFINDUNG
-
Nylon-"Multipolymerisate" sind Nylonverbindungen,
die aus einem Gemisch von nylonbildenden Monomeren bestehen, so
daß das
Nylon-Polymer ein Gemisch am mindestens zwei Arten von Nylon-Struktureinheiten
enthält.
Diese Nylonarten werden im Handel für verschiedene Beschichtungen
und Klebstoffanwendungen vertrieben. Im allgemeinen sind diese Nylonverbindungen
in organischen Lösungsmitteln
leicht löslich
und werden im allgemeinen als Lösungen
aufgebracht. Siehe zum Beispiel Prospekte mit den Titeln "Elvamide® Nylon
Multipolymer Resins, Properties and Uses" (Elvamide® Nylon-Multipolymerharze,
Eigenschaften und Anwendungen) (September 1977) und "Elvamide® Nylon
Multipolymer Resins for Thread Bonding" (Elvamide® Nylon-Multipolymerharze
zur Fadenbindung) (Oktober 1977), beide veröffentlicht von E. I. du Pont
de Nemours and Company, Inc.
-
Typischerweise
werden Nähgarne
mit Polymermaterialien (und in den meisten Fällen mit zugesetzten Gleitmitteln)
beschichtet, um sie gegen Abrieb beim Nähvorgang zu schützen. Außerdem verhindern
die Polymerbeschichtungen (auch als Fadenbindung bezeichnet) bei
gezwirnten Multifilnähfäden auch
das Ausfransen und Aufgehen (Aufdrehen) von Einzelfäden. Siehe
allgemein den DuPont-Prospekt vom Dezember 1990 und Kohan, M. I., "Nylon Plastics Handbook", Hansen/Gardner
Publications, Inc. (1995) S. 283–290.
-
Nylon-Multipolymerisate
sind seit mehreren Jahrzehnten für
Fadenbindungsanwendungen eingesetzt worden. Es gibt jedoch einen
steigenden Bedarf für
ein verbessertes Haftvermögen
der Beschichtung an dem Faden, wie z. B. bei sehr anspruchsvollen
modernen Anwendungen. Dies ist außerdem von größter Wichtigkeit für Anwendungen,
die auf dicht gewebten Stoff angewiesen sind, zum Beispiel bei Gepäck und Kraftfahrzeug-Airbags,
Leder und dergleichen. Bei derartigen Anwendungen ist der Fadenabrieb
hoch, und die Arbeitstemperatur der Nadel ist viel höher als
bei lockerer gewebten Stoffanwendungen, wie z. B. denen, die in
Bekleidung verwendet werden. Die schlechte Haftung von Beschichtungen
führt zu
einem "Schlangenhaut"-Effekt, wobei sich
die Beschichtung von der Oberfläche
des Fadens löst.
Dadurch entsteht lockeres Beschichtungsmaterial, das zum Blockieren
der Nadel führt
und ein Anhalten der Verarbeitung erfordert. Ferner ist lockeres
Beschichtungsmaterial unästhetisch,
wie bei Untersuchung der Fadenoberfläche sichtbar wird.
-
Im
Fall von Nähfäden und
Stoffen werden Nylon-Copolymere, -Terpolymere und höhere Multipolymere für Beschichtungsanwendungen
verwendet. Diese Polymere sind gewöhnlich in organischen Lösungsmitteln löslich, besonders
in Alkoholen. Die Nylonbeschichtung wird typischerweise aufgebracht,
indem der Faden in eine Lösung
des Nylon-Multipolymers getaucht wird und anschließend durch
eine Trockenkammer und dann zu einer Schmelzkammer lauft, die im
allgemeinen auf einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Nylon-Mischpolymers
liegt. Das Schmelzen der Nylon-Multipolymerbeschichtung auf dem
Faden fördert
die Haftung. Nylon-Mischpolymere werden im allgemeinen wegen ihrer
Zähigkeit, guten
Abriebfestigkeit und leichten Löslichkeit
in Lösungsmitteln
für diese
Verwendung bevorzugt. Wegen weiterer Informationen zu diesen Verfahren
und den mit Nylon-Mischpolymeren verbundenen Vorteilen siehe den
Elvamide®-Prospekt
(Oktober 1977) und das oben erwähnte "Nylon Plastics Handbook".
-
Die
oben erwähnten
Prospekte beschreiben die Fähigkeit
hitzehärtbarer
Harze, wie z. B. Epoxidharz, Phenol-Formaldehyd und Melamin-Formaldehyd,
Nylon-Multipolymere zu vernetzen und das Haftvermögen der
Beschichtung zu verbessern. Das Nylon-Multipolymer reagiert mit
diesen hitzehärtbaren
Harzen zu hitzehärtbar-thermoplastischen
Zusammensetzungen.
-
US 4992515 beschreibt die
Verwendung von Cymel
® 1135, beziehbar von Cytek
Industries, Inc., einem voll alkylierten Melamin-Formaldehyd-Harz,
und stark sauren Katalysatoren für
die Vernetzung von Nylon 6/66/69-, Nylon 6/66/610- und Nylon 6/66/612-Terpolymeren.
Der erzielte Vernetzungsgrad wurde durch die Unlöslichkeit des Beschichtungsmaterials
nach der Vernetzung im ursprünglichen
Lösungsmittel
gemessen. Die vernetzte Nylonbeschichtung wird in dem Lösungsmittel
unlöslich.
Es wurden jedoch keine Daten darüber angegeben,
wieviel Verbesserung beim Haftvermögen und der Ausfransfestigkeit
erzielt wurde.
-
In
einem Prospekt mit dem Titel "High
Solids Amino Crosslinking Agents" (Amino-Vernetzungsmittel mit
hohem Feststoffanteil) (September 1994), der von Cytek erhältlich ist,
werden verschiedene Typen und Reaktivitäten von aus Formaldehyd abgeleiteten
Vernetzungsmitteln offenbart. Zum Beispiel weist Cymel
® 325, das
in einigen weiter unten beschriebenen Beispielen verwendet wird,
1,0 Gew.-% freies Formaldehyd auf. Andere Cymel
®-Qualitäten können bis
zu 3,5 Gew.-% freies Formaldehyd enthalten und sind bei der praktischen Ausführung der
vorliegenden Erfindung brauchbar. Diese und andere Vernetzungsmittel
werden durch Reaktion von Amin-Funktionalitäten mit Formaldehyd hergestellt,
die zum Austausch des Wasserstoffs an der Amin-Funktionalität durch
eine Hydroxymethylgruppe führt.
Die Hydroxymethyl-Funktion wird mit einem Alkohol zur Reaktion gebracht,
um die Hydroxy-Funktion in eine Alkoxy-Funktion umzuwandeln. In
Abhängigkeit vom
Reaktionsgrad sind viele Klassen dieser Vernetzungsmittel möglich. Zum
Beispiel gibt es im Handel erhältliche
Typen bei Melamin-Formaldehyd-Vernetzungsharzen.
Ein Teilreaktion der Amino-Funktionalitäten in Melamin (nachstehende
Struktur 1)
Struktur
1 führt
zu der Struktur 2,
Struktur
2 wo nur einige von der Wasserstoffatomen durch die
Hydroxymethylgruppen substituiert worden sind. Eine Alkylierungsreaktion
der Struktur 2 mit einem Alkohol führt zur Umwandlung der Hydroxygruppe
in eine Alkoxygruppe, wie in Struktur 3 dargestellt.
-
-
Melamin-Formaldehyd-Harze,
die den Funktionalitätstyp
wie in Struktur 3 enthalten, werden als Harze mit hohem Imingehalt
klassifiziert. Reaktion mit vollständigem Austausch von Melamin
durch Formaldehyd und anschließende
Teilalkylierung führt
zu Struktur 4.
-
-
Wieder
werden Harze, die diesen Funktionalitätstyp enthalten, als teilweise
alkyliert eingeteilt. Wenn man die Reaktion mit Alkohol zum Abschluß gelangen
läßt, erhält man das
voll alkylierte Derivat (Struktur 5).
-
-
Der
Fachmann wird leicht erkennen, daß unterschiedliche Funktionalitätsklassen
(z. B. Amino- oder Alkoxygruppen) in das Molekül eingebaut werden können. Jede
Klasse ist chemisch verschieden und weist unterschiedliche Eigenschaften
und Reaktivitäten
auf. Die voll alkylierten Harze, wie z. B. Cymel® 1135,
erfordern zur Einleitung ihrer Reaktion eine Katalyse durch starke
Säuren.
-
Es
gibt einen seit langer Zeit bestehenden Bedarf für ein Verfahren des Gesamthaftvermögens von Nylonbeschichtungen
auf Nylon- und Polyestersubstraten. Verbesserungen dieses Haftvermögens werden bessere ästhetische
Qualitäten
für den
erzeugten Artikel fördern
und außerdem
einen wirtschaftlichen Vorteil bieten, da weniger Material als dem
vorgesehenen Endprodukt nicht entsprechend verworfen wird.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung eines Verarbeitungsverfahrens
und von Beschichtungslösungen,
um das Haftvermögen
von Nylonbeschichtungen auf Nylonverbindungen, Polyester und deren
Gemischen zu verbessern. Diese Entwicklung gilt nicht nur für Fäden, sondern
allgemein für
beliebige Substrate, wo dieses Haftvermögen wünschenswert ist. Eine weitere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, solche Verfahren
und Lösungen
bereitzustellen, die leicht anpassungsfähig und für verschiedene Anwendungen
einsetzbar sind, zu denen Monofilamente, Multifilamente, Folien,
Röhren,
Formteile und dergleichen gehören.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Haltbarkeit der Klebeverbindung
selbst, die sie für
extreme Anwendungen geeignet macht, in denen das Material extensiv
verarbeitet und manipuliert wird. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung
ist, daß das
Verfahren verschiedene Lösungsmittel
nutzen kann. Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden bei Durchsicht der nachstehenden Beschreibungen
der Erfindung besser verständlich
werden.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Hierin
werden Beschichtungslösungen
zur Förderung
des Haftvermögens
von Polyamiden auf Substraten aus Polyamiden, Polyester oder deren
Gemischen offenbart. Diese Lösungen
weisen auf:
- a) Polyamid mit einer Löslichkeit
von mindestens 0,5 Gew.-% in organischen Lösungsmitteln, die unter Alkoholen,
Phenolen, Cresolen oder Gemischen daraus ausgewählt sind, und
- b) 1 bis 100 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyamids,
iminogruppenreiche, teilweise alkylierte oder nicht alkylierte Formaldehydharze,
die aus der Gruppe ausgewählt
sind, die aus Melamin-Formaldehyd, Glycoluril-Formaldehyd, Benzoguanamin-Formaldehyd
und Gemischen daraus besteht.
-
Wahlweise
können
0–20 Gew.-%
eines Katalysators zugesetzt werden, bezogen auf das Gewicht des Formaldehydharzes.
Außerdem
können
voll alkylierte Melamin-Formaldehyd-, Glycoluril-Formaldehyd- oder Benzoguanidin-Formaldehyd-Harze
zugesetzt werden. Die Harze (b) funktionieren als Haftvermittler.
Die Harze (b) werden vorzugsweise in Anteilen im Bereich von 1–40 Gew.-%
(besonders bevorzugt 1–20
Gew.-%) beigemengt, bezogen auf das Gewicht des Polyamids.
-
Hierin
werden ferner Verfahren zum Beschichten dieser Substrate mit den
erfindungsgemäßen Beschichtungslösungen offenbart.
Solche Verfahren können
von Fachleuten leicht eingeschätzt
werden. Siehe zum Beispiel die hierin beschriebenen Fadenbeschichtungsverfahren.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Nylonverbindungen,
die sich für
Zwecke der vorliegenden Erfindung eignen, sind Polyamide, die von einem
Lactam abgeleitet sind, das 6-12 Kohlenstoffatome enthält, Polyamide,
die von Diaminen mit 2-12
Kohlenstoffatomen und zweiwertigen Säuren mit 6-12 Kohlenstoffatomen
abgeleitet sind, Polyamide, die von Polypropylenglycoldiamin oder
Polyethylenglycoldiamin und zweiwertigen Säuren mit 6-12 Kohlenstoffatomen abgeleitet
sind, und Mischpolymere der oben erwähnten Polyamide, unter dem
Vorbehalt, daß diese
Polyamide eine Löslichkeit
von mindestens 0,5 Gew.-% in Alkoholen, Phenolen, Cresolen oder
Gemischen dieser Lösungsmittel
aufweisen müssen.
Vorzugsweise ist das als Beschichtungsmaterial geeignete Polyamid
ein Multipolymerisat, wie z. B. 6/66-Copolymer oder 6/66/X wobei
X ein von Lactam mit 7-12 Kohlenstoffatomen abgeleitetes Polyamid
oder ein von Diaminen mit 2-12
Kohlenstoffatomen und zweiwertigen Säuren mit 6-12 Kohlenstoffatomen
abgeleitetes Polyamid ist.
-
Geeignete
Lösungsmittel
für die
vorliegende Erfindung sind Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol,
Furfurylalkohol, Benzylalkohol, Phenole und m-Cresole oder Kombinationen
dieser Lösungsmittel.
Das gewählte
Lösungsmittel
oder die gewählte
Lösungsmittelkombination
kann auch Wasser enthalten. Außerdem
können
chlorierte Lösungsmittel
als Verdünnungsmittel
zugesetzt werden. Die Auswahl eines geeigneten Lösungsmittels wird außerdem von
verschiedenen Faktoren abhängen,
wie der Fachmann einsehen wird, beispielsweise von der Geometrie
des Substrats, der Dicke des Artikels und dergleichen.
-
Beispiele
von Polyamiden, die sich hierin als Substrate für Monofilamente, Multifilamente,
Folien oder Röhren
eignen, sind diejenigen, die von Diaminen mit 4-12 Kohlenstoffatomen
und zweiwertigen Säuren
mit 6-12 Kohlenstoffatomen, Lactamen mit 6-12 Kohlenstoffatomen
abgeleitet sind, und Mischpolymerisate der oben erwähnten Monomere.
Beispiele von Polyestern, die sich für Monofilamente, Multifilamente,
Folien oder Röhren
eignen, sind Polyethylenterephthalat, Polypropylenterephthalat oder
Polybutylenterephthalat und deren Copolymere. Der Fachmann erkennt,
daß Haftvermögen und
Kompatibilität
zwischen Polymeren vorteilhaft sind, wenn die zwei Polymere von
der gleichen Klasse oder dem gleichen Typ sind, d. h. polare Polymere werden
gewöhnlich
ein besseres Haftvermögen
an anderen polaren Polymeren aufweisen. So haftet Nylon schon an
sich besser an anderen Nylonverbindungen als an Polyestern.
-
Die
für die
vorliegende Erfindung geeigneten Melamin-Formaldehyd-Harze sind
diejenigen, die Imino- und Hydroxymethylkomponenten enthalten, wie
z. B. Cymel® 325,
1158, 385, 1172 und 1123. Dies sind handelsübliche Materialqualitäten, beziehbar
von Cytek Industries, Inc. Die Melamin-Formaldehyd-Harze werden, mit
oder ohne den Katalysator, vorzugsweise der Nylon-Multipolymerisatlösung zugesetzt
und als eine einzige Lösung
auf das Substrat aufgebracht. Jedoch können mit vergleichbarer Effektivität die Melamin-Formaldehyd-Harze
mit oder ohne den Katalysator als Vorbeschichtung auf das Substrat
aufgebracht werden.
-
Geeignete
Katalysatoren sind anorganische Säuren wie z. B. Phosphorsäure, organische
Säuren
wie z. B. p-Toluolsulfonsäure,
Essigsäure,
Oxalsäure
und Phthalsäure.
-
Andere
Materialien als Faden, wie z. B. Monofilamente, Röhren, Gewebe,
Folien und andere Strangpreß-
oder Formteile könnten
in vielen Fallen auch mit Nylon-Polymer beschichtet werden, um Oberflächeneigenschaften
zu verbessern. Zu diesen Eigenschaften gehören zum Beispiel Abriebfestigkeit,
Sperreigenschaften oder die Modifikation der Oberfläche eines
Polymers, wie z. B. Polyester, um die Oberfläche für einen späteren Arbeitsgang stärker polar
zu machen, wo die modifizierte Oberfläche zugänglicher sein kann.
-
Hierin
werden auch Artikel offenbart und beansprucht, auf welche die vorliegenden
Beschichtungslösungen
aufgebracht worden sind. Zunächst
wird ein beschichteter Artikel bereitgestellt, der ein Substrat
aus Polyamiden, Polyestern oder Gemischen davon aufweist. Dann wird
eine Beschichtungslösung
darauf aufgebracht, um ein vorbeschichtetes Substrat zu bilden.
Die Beschichtungslösung
weist mindestens 0,5 Gew.-% iminogruppenreiche, teilweise alkylierte
oder nicht alkylierte Formaldehydharze auf, die aus der Gruppe ausgewählt sind,
die aus Melamin-Formaldehyd, Glycoluril-Formaldehyd, Benzoguanidin-Formaldehyd
und deren Gemischen besteht. Schließlich wird ein Polyamid mit
einer Löslichkeit
von mindestens 0,5 Gew.-% in ausgewählten organischen Lösungsmitteln
auf das vorbeschichtete Substrat aufgebracht.
-
Die
Erfindung wird beim Durchlesen der folgenden Beispiele besser verständlich und
einschätzbar werden.
-
BEISPIELE
-
FADENBESCHICHTUNGSVERFAHREN
-
Die
Fadenbeschichtung wurde in einer Laborbeschichtungseinheit ähnlich derjenigen
durchgeführt, die
in dem DuPont-Prospekt zu Elvamide® (Oktober
1977) und dem "Nylon
Plastics Handbook" beschrieben wird,
die beide weiter oben zitiert wurden. Die Trocknungs- und Schmelzabschnitte
werden mit heißem
Stickstoff erhitzt, der durch elektrische Röhrenheizelemente geleitet wird,
die mit Reglern ausgestattet sind, um eine unabhängige Temperaturregelung der
zwei Abschnitte zu ermöglichen.
In einem typischen Beschichtungsversuch wird der Faden zwischen
Mull durchgeleitet, der durch kontinuierliches Auftropfen der Beschichtungslösung auf
den Mull aus einem Tropftrichter mit der Beschichtungslösung gesättigt wird.
Die Verweilzeit des Fadens in dem Trocknungsabschnitt beträgt sechs
Sekunden, und gleichfalls sechs Sekunden in dem Schmelzabschnitt.
Die Verweilzeit wird durch die Wickelgeschwindigkeit des Wickelmotors
gesteuert. Um eine Basis für
genaue Vergleiche zu bieten, wurden die spezifizierten Fäden immer
von der gleichen Spule bzw. Fadenrolle ausgewählt.
-
ABRIEBFESTIGKEIT UND ZWISCHENLAGENHAFTUNG
-
Nach
dem Beschichten wird der Faden vor dem Test sechs Tage in einer
Kammer mit 50% relativer Feuchtigkeit (RH) konditioniert. Ein Ende
des Fadens wird an einem hin- und hergehenden Arm befestigt, der durch
einen Elektromotor (mit einer Geschwindigkeit von 44 Zyklen/Minute)
angetrieben wird, und das andere Ende wird an einem Gewicht von
230,0 g befestigt (so daß der
Faden an dem Nylon 66-Monofilament reibt). Der Faden hängt über einem
Nylon 66-Monofilament mit einem Durchmesser von 0,635 mm bis 0,762
mm (0,025 Zoll bis 0,030 Zoll). Es ist ein Zähler angebracht, der die Anzahl
der Zyklen aufzeichnet. Während
des Tests wird das Aussehen des Fadens durch ein 50×-Vergrößerungsglas
visuell beobachtet. Der Punkt, wo die Beschichtung abgerieben ist,
wird als Anzahl von Zyklen beobachtet. Eine erhöhe Zyklenzahl spiegelt erhöhte Abriebfestigkeit
wider.
-
Die
Zwischenlagenhaftung der Proben wird durch Zwirnen des beschichteten
Fadens entgegengesetzt zur ursprünglichen
Zwirnungsrichtung qualitativ verglichen. Ein qualitatives Einstufungssystem
von 0 bis 3 wurde benutzt. Null bedeutet, daß sich die Lagen vollständig voneinander
trennen; 1 bedeutet, daß sich
die Lagen trennen, aber ein Teil der Lagen noch aneinanderhaftet;
2 bedeutet, daß sich
die Lagen nur zu einem geringen Teil voneinander trennen; und 3
bedeutet, daß keine
sichtbare Trennung der Lagen erfolgt. In nahe beieinander liegenden
Fällen
wurden Abstufungen in Einheiten von 0,5 verwendet (z. B. "1,5" und "2,5").
-
BEISPIELE 1 UND 2
-
Eine
Lösung
von 11,0 Gew.-% Elvamide® 8061 wurde hergestellt,
indem Elvamide® 8061
und Methanol in einem Kolben erhitzt wurden, der mit einem Magnetrührer und
einem Kondensator ausgestattet war. Die erforderliche Menge der
Lösung
ist von der zu beschichtenden Fadenmenge abhängig. In einem typischen Versuch
wird eine 100-Gramm-Lösung
durch Erhitzen von 11,0 Gramm Elvamide® 8061
und 89,0 Gramm Methanol hergestellt.
-
Ein
dreifacher Nylonzwirn von 210 Denier (den) wurde, wie oben beschrieben,
mit einer Verweilzeit von 6 Sekunden im Trocknungsabschnitt und
von 6 Sekunden im Schmelzabschnitt beschichtet. Die Ergebnisse sind
in der untenstehenden Tabelle dargestellt.
| Beispiel | Trocknungstemp., °C | Schmelztemp., °C | Gew.-%
Beschichtung | Zyklen
bis zum Abrieb | Zwischenlagenhaftung |
| Vergleichsbeispiel
1 | 80 | 120 | 4,5 | 24 | 3 |
| Vergleichsbeispiel
2 | 120 | 170 | 4,7 | 53 | 3 |
-
BEISPIELE 3 UND 4
-
Eine
Methanollösung,
die 11,0 Gew.-% Elvamide
® 8061, 2,0 Gew.-% Cymel
® 1135
und 0,2 Gew.-% p-Toluolsulfonsäure enthielt,
wurde wie in Beispiel 1 hergestellt. Diese Lösung wurde verwendet, um einen dreifachen
Nylonzwirn von 210 den ebenso wie in Beispiel 1 zu beschichten.
Dieses Beispiel entspricht
US-Patent
Nr. 4992515 mit Verwendung eines voll alkylierten Melamin-Formaldehyd-Vernetzungsmittels
und eines stark sauren Katalysators.
| Beispiel | Gew.-% Cymel® 1135 | Gew.-% p-Toluolsulfonsäure | Trocknungstemp., °C | Schmelztemp., °C | Gew.-% Beschichtung | Zyklen
bis zum Abrieb | Zwischenlagenhaftung |
| Vergleichsbeispiel
3 | 2%
Cymel® 1135 | 0,2 | 80 | 120 | 3,7 | 32 | 2 |
| Vergleichsbeispiel
4 | 2%
Cymel® 1135 | 0,2 | 120 | 170 | 4,1 | > 200 | 1 |
-
Die
Ergebnisse zeigen, daß bei
der niedrigeren Schmelztemperatur (Beispiel 3) die Abriebfestigkeit sich
nicht wesentlich von der bei Elvamide® 8061
allein unterscheidet (Beispiel 1). Die Abriebfestigkeit bei der höheren Schmelztemperatur
(Beispiel 4) war erheblich verbessert, aber die Zwischenlagenhaftung
war sehr schlecht.
-
BEISPIELE 5 BIS 16
-
Beschichtungslösungen wurden
ebenso wie in den vorherigen Beispielen mit einer Konzentration
von 11,0 Gew.-% Elvamide
® 8061 in Kombination mit
verschiedenen Cymel
®-Vernetzungsmitteln hergestellt.
Diese Lösungen
wurden verwendet, um einen dreifachen Nylonzwirn von 210 den ebenso
wie in Beispiel 1 zu beschichten.
| Beispiel | Gew.-%
Cymel® | Gew.-% Toluolsulfonsäure | Trocknungstemp., °C | Schmelztemp., °C | Gew.-% Beschichtung | Zyklen
bis zum Abrieb | Zwischen lagenhaftung |
| Vergleichsbeispiel
5 | 2%
Cymel® 303 | 0,2 | 80 | 120 | 3,4 | 53 | 2,5 |
| Vergleichsbeispiel
6 | 2%
Cymel® 303 | 0,2 | 120 | 170 | 4,4 | > 200 | 0,5 |
| 7 | 2%
Cymel® 325 | 0,2 | 80 | 120 | 4,1 | 20 | 3 |
| 8 | 2%
Cymel® 325 | 0,2 | 120 | 170 | 5,6 | > 200 | 2 |
| 9 | 2%
Cymel® 325 | 0 | 80 | 120 | 2,9 | 148 | 3 |
| 10 | 2%
Cymel® 325 | 0 | 120 | 170 | 4,9 | 75 | 3 |
| 11 | 2%
Cymel® 385 | 0,2 | 80 | 120 | 3,4 | 28 | 3 |
| 12 | 2%
Cymel® 385 | 0,2 | 120 | 170 | 4,4 | > 200 | 1,5 |
| 13 | 2%
Cymel® 385 | 0 | 80 | 120 | 4,4 | 42 | 3 |
| 14 | 2%
Cymel® 385 | 0 | 120 | 170 | 4,7 | 45 | 3 |
| 15 | 2%
1/1 Cymel® 303/325 | 0 | 80 | 120 | 4 | 74 | 3 |
| 16 | 2%
1/1 Cymel® 303/325 | 0 | 120 | 170 | 1,2 | 150 | 3 |
-
Die
Vergleichsbeispiele 5 und 6 veranschaulichen die Verwendung eines
weiteren Melamin-Formaldehyd-Harzes
gemäß
US-Patent Nr. 4992515 . Bei
der niedrigeren Schmelztemperatur (Vergleichsbeispiel 5) war die
Abriebfestigkeit etwas besser als bei Elvamide
® 8061
allein (Vergleichsbeispiel 1), und die Zwischenlagenhaftung war
gut. Bei der höheren
Schmelztemperatur war zwar die Abriebfestigkeit verbessert, jedoch
die Zwischenlagenhaftung war schlecht (Vergleichsbeispiel 6). Andererseits
lieferte die Verwendung sowohl von Cymel
® 325,
einem iminogruppenreichen Vernetzungsmittel (Beispiele 7 bis 10)
als auch von Cymel
® 385, einem teilweise
alkylierten Vernetzungsmittel (Beispiele 11 bis 14) und von Gemischen
mit voll alkyliertem Cymel
® 303 (Beispiele 15 und
16) sowohl gute Abriebfestigkeit als auch gute Zwischenlagenhaftung.
-
BEISPIELE 17 BIS 36
-
Beschichtungslösungen wurden
ebenso wie in den vorherigen Beispielen mit einer Konzentration
von 11,0 Gew.-% Elvamide
® 8061 in Kombination mit
verschiedenen Cymel
®-Vernetzungsmitteln hergestellt.
Diese Lösungen
wurden dann verwendet, um dreifachen Polyethylenterephthalat-Zwirn
von 220 den ebenso wie in Vergleichsbeispiel 1 zu beschichten.
| Beispiel | Gew.-%
Cymel® | Gew.-% Katalysator | Trocknungstemp., °C | Schmelztemp., °C | Gew.-% Beschichtung | Zyklen
bis zum Abrieb | Zwischenlagenhaftung |
| Vergleichsbeispiel 17 | 0 | 0 | 80 | 120 | 3,2 | 14 | 2 |
| Vergleichsbeispiel 18 | 0 | 0 | 120 | 170 | 0,6 | 14 | 2 |
| Vergleichsbeispiel 19 | 1,1%
Cymel® 1135 | 0,11% PTSA | 80 | 120 | 3,2 | 23 | 2 |
| Vergleichsbeispiel 20 | 1,1%
Cymel® 1135 | 0,11% PTSA | 120 | 170 | 1,9 | 9 | 2 |
| Vergleichsbeispiel 21 | 1,1%
Cymel® 303 | 0,11% PTSA | 80 | 120 | 1,9 | 25 | 1,5 |
| Vergleichsbeispiel 22 | 1,1%
Cymel® 303 | 0,11% PTSA | 120 | 170 | 2,9 | 8 | 2 |
| 23 | 1,1%
Cymel® 325 | 0,11% PTSA | 80 | 120 | 2,8 | 40 | 2 |
| 24 | 1,1%
Cymel® 325 | 0,11% PTSA | 120 | 170 | 0,4 | 14 | 2,5 |
| 25 | 1,1%
Cymel® 325 | 0,11%
Essigsäure | 80 | 120 | 4,6 | 55 | 2 |
| 26 | 1,1%
Cymel® 325 | 0,11%
Essigsäure | 120 | 170 | 2,5 | 46 | 2 |
| 27 | 0,5%
Cymel® 325 | 0 | 80 | 120 | 4,6 | 37 | 2,5 |
| 28 | 0,5%
Cymel® 325 | 0 | 120 | 170 | 0,2 | 48 | 2,5 |
| 29 | 1,0%
Cymel® 325 | 0 | 80 | 120 | 2,2 | 47 | 2,5 |
| 30 | 1,0%
Cymel® 325 | 0 | 120 | 170 | 0,9 | 57 | 2 |
| 31 | 4,0%
Cymel® 325 | 0 | 80 | 120 | 6,4 | > 200 | 2 |
| 32 | 4,0%
Cymel® 325 | 0 | 120 | 170 | 2,9 | 109 | 2,5 |
| 33 | 2,2%
Cymel® 1158 | 0 | 80 | 120 | 5 | 44 | 2,5 |
| 34 | 2,2%
Cymel® 1158 | 0 | 120 | 170 | 2,23 | 44 | 2,5 |
| 35 | 2,2%
Cymel® 1158 | 0,022% PTSA | 80 | 120 | 4,6 | 66 | 2,5 |
| 36 | 2,2%
Cymel® 1158 | 0,022% PTSA | 120 | 170 | 1,9 | 39 | 2 |
- PTSA = p-Toluolsulfonsäure
- AcACID = Essigsäure
-
Die
Vergleichsbeispiele 17 und 18 mit Elvamide
® 8061
allein ergaben eine Abriebfestigkeit von nur 14, die viel niedriger
ist als die mit dem Nylonfaden der Vergleichsbeispiele 1 und 2 erhaltenen
Werte. Diese Differenz in der Abriebfestigkeit veranschaulicht das
von Natur aus niedrige Haftvermögen
zwischen ungleichartigen Polymeren, wie z. B. Nylon und Polyester.
Die Zwischenlagenhaftung ist noch ziemlich gut. Die Verwendung eines
voll alkylierten Melamin-Formaldehyd-Vernetzungsmittels wie z. B.
Cymel
® 1135
oder 303, und eines p-Toluolsulfonsäure-Katalysators, wie in
US-Patent Nr. 4992515 beschrieben,
führte
nicht zu einer wesentlichen Verbesserung der Abriebfestigkeit (Vergleichsbeispiele
19 bis 22). Andererseits ergab die Verwendung von iminogruppenreichen
Melamin-Formaldehyd-Vernetzungsmitteln, wie z. B. Cymel
® 325
und 1158, eine wesentliche Verbesserung sowohl der Abriebfestigkeit
als auch der Zwischenlagenhaftung.
-
BEISPIELE 37 BIS 40
-
Ein
dreifacher Polyethylenterephthalat-Zwirn von 220 den wurde mit einer
Lösung
von 6,0 Gew.-% Cymel
® 350
und 1,0 Gew.-% p-Toluolsulfonsäure-Katalysator
in Methanol unter Anwendung einer Verweilzeit von 6 Sekunden bei
80°C im
Trocknungsabschnitt und von 6 Sekunden bei 170°C im Schmelzabschnitt vorbeschichtet.
Der vorbeschichtete Faden wird dann ebenso wie in Beispiel 1 mit
einer Lösung
von 11,0 Gew.-% Elvamide
® 8061 in Methanol ohne
zusätzlichen
Katalysator (Beispiele 37 und 38) und mit einer Lösung von 11,0
Gew.-% Elvamide
® 8061
und 1,0 Gew.-% p-Toluolsulfonsäure-Katalysator in Methanol
beschichtet (Beispiele 39 und 40).
| Beispiel | Gew.-% p-Toluolsulfonsäure | Trocknungstemp., °C | Schmelztemp., °C | Gew.-%
Beschichtung | Zyklen
bis zum Abrieb | Zwischenlagenhaftung |
| 37 | 0 | 80 | 120 | 5,5 | 41 | 2,5 |
| 38 | 0 | 120 | 170 | 4,3 | über 80 | 2,5 |
| 39 | 1,0 | 80 | 120 | 6,9 | 54 | 2 |
| 40 | 1,0 | 120 | 170 | 3,4 | über 100 | 2,5 |
-
Die
Ergebnisse zeigen, daß die
Vorbeschichtung des Polyesterfadens mit dem Cymel® 350,
einem voll alkylierten Harz, eine sehr gute Abriebfestigkeit und
Zwischenlagenhaftung lieferte, im Gegensatz zu den Vergleichsbeispielen
19 bis 22. Es zeigte sich, daß die
Gegenwart eines Katalysators bei der späteren Beschichtung mit dem
Elvamide® 8061
keine wesentlichen schädlichen
oder nützlichen
Auswirkungen hatte.
Struktur 2 wo nur einige von der Wasserstoffatomen durch die Hydroxymethylgruppen substituiert worden sind. Eine Alkylierungsreaktion der Struktur 2 mit einem Alkohol führt zur Umwandlung der Hydroxygruppe in eine Alkoxygruppe, wie in Struktur 3 dargestellt.
