DE69504662T2

DE69504662T2 - Mattierte nylon filamente mit polymethylpentenschlieren

Info

Publication number: DE69504662T2
Application number: DE69504662T
Authority: DE
Inventors: Vilas Gajanan Seaford De 19973 Bankar; Wae-Hai Seaford De 19973 Tung
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1994-05-25
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1999-03-04
Anticipated expiration: 2015-05-20
Also published as: AU704513B2; JPH10501031A; WO1995032324A1; US5407745A; EP0763152B1; EP0763152A1; DE69504662D1; CN1149323A; AU2511095A

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Nylonfilamente, die durch Beimengen eines Polymethylpentenzusatzes mattiert worden sind.

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Häufig ist es wünschenswert, daß Teppiche und Gewebe einen besonderen Glanz oder Schimmer aufweisen, ohne zu glitzern. Der Glanz- oder der Glitzergrad von Fasern, die zur Herstellung von Teppichen und anderen Faserprodukten verwendet werden, sind zwar recht subjektive Größen, aber es steht außer Frage, daß solche Eigenschaften existieren und daß diese Eigenschaften einen ernstzunehmenden Einfluß auf den Wert der Fasern bei bestimmten Anwendungen haben.
Glanz und Glitzer in einer Faser können verändert werden, unter anderem durch Einbringen von Zusätzen in die Faser. Diese Zusätze müssen im allgemeinen mit dem Polymer der Faser unvermischbar sein und einen Eirechungsindex aufweisen, der hinreichend verschieden von dem des Faserpolymers ist, so daß der Zusatzstoff Licht streut, das auf die Faser auftrifft.
Titandioxid ist Nylon zugesetzt worden, um den Glanz zu kontrollieren (US- A-2205722), aber Titandioxid Läßt die Faser stumpf und "kalkig" aussehen, ohne den Glitzer oder das Funkeln zu vermindern. Polyethylen (GB-A-1116202). Polypropylen (US-A-4711812) oder Polystyrol (GB-A-745182) sind gleichfalls als Glanzzusätze für Nylon verwendet worden. Sie vermindern den Glitzer nicht hinreichend und lassen außerdem die Faser stumpf aussehen. Sie geben jedoch nicht das kalkige Aussehen wie Titandioxid. Polyethylenoxid (US-A-4540746), das als Glanzzusatz verwendet wird, gibt Nylonfasern einen erwünschten hellen Schimmer, verursacht aber auch eine geringere Farblichtechtheit als bei Kontrollproben von Nylonfasern, die kein Polyethylenoxid enthalten.
Die Kontrolle des Glanzes und des Glitzers ist wichtig sowohl für Stapel- (gekräuselte Filamente mit einer Länge im Bereich von 4-10 Zoll) als auch für Endlosfadenprodukte "Endlos-Bauschfilamente"(BCF-Filamente)werden vorzugsweise auf ähnliche Weise, wie in der US-A-4559196 gelehrt, unter Verwendung von erhitzten bzw. Heißwalzen zum Strecken der Filamente und von Heißluft- oder Dampfdüsen zum Bauschen der Filamente verarbeitet. Die Kontrolle von Glanz und Glitzer kann durch Einbringen von Zusätzen in Filamente während des Filamentspinnvorgangs erfolgen, aber bei einer anschließenden Behandlung zur Herstellung von BCF hat es bei der Verwendung organischer Polymerfaserzusätze, wie z. B. Polypropylen, Polystyrol, Polyethylenoxid oder Polyethylen, wegen klebriger Polymertrümmer, die auf den erhitzten Streckwalzen zurückblieben, häufig ein Problem gegeben. Trümmer auf erhitzten Streckwalzen sind klebrig und können dazu führen, daß Filamente an den Walzen anhaften und reißen, so daß der Verarbeitungsvorgang unterbrochen wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung liefert ein mattiertes Nylonfilament mit einer Längsachse, das 0.5 bis 10 Gew.-% Polymethylpenten (bezogen auf das Gesamtgewicht des Filaments) aufweist, wobei das Polymethylpenten in form von zylinderförmigen Schlieren, die einen auf ihrer gesamten Länge im wesentlichen einheitlichen Durchmesser und ein L/D-Verhältnis von überwiegend 50 bis 150 aufweisen und deren Längsachse im allgemeinen parallel zur Längsachse des Filaments ist, gleichmäßig in dem Filament verteilt ist. Diese Filamente weisen den gewünschten hellen Schimmer oder Glanz und wenig oder keinen Glitzer auf. Heißwalzen, die im BCF- Verfahren benutzt werden, sind entweder frei von Ablagerungen oder weisen eine geringe Menge nichtklebriger Polymertrümmer auf, die den Spinnvorgang nicht beeinträchtigen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine vergrößerte schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Nylonfilaments.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung des Nylonfilaments von Fig. 1 entlang der Linie 2-2.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des zur Herstellung von erfindungsgemäßen Fasern benutzten Verfahrens.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es ist festgestellt worden, daß Polymethylpenten (PMP) mit Nylon kombiniert werden kann, um Stapelfäden oder BCF den gewünschten hellschimmernden Glanz und wenig oder keinen Glitzer zu verleihen. Die Verwendung von PMP ergibt entweder keine Polymertrümmer oder eine geringe Menge nichtklebriger Trümmer auf den Heißwalzen. Außerdem weisen PMP-haltige Nylonfilamente in einem 40-stündigen Standard-Xenonlichtbogen-Farblichtechtheitstest im wesentlichen die gleiche Farblichtechtheit auf wie Nylon-Kontrollfasern ohne PMP.
Polymethylpentene schließen die Polymere von 2-Methyl-1-penten. 2-Methyl-2- penten, 3-Methyl-1-penten, 3-Methyl-2-penten und 4-Methyl-1-penten ein. Das bevorzugte PMP ist Poly(4-methyl-1-penten) mit einem Fließ- bzw. Schmelzindex im Bereich von 4-80, gemessen nach ASTM D1238-70 bei 260º und einem Gewicht von 5 kg.
Erfindungsgemäße Filamente verwenden eine Nylonmatrix. Mit Nylon sind Nylon 66- (Poly(hexamethylenadipamid)-) Homopolymer, Schmelzpunkt etwa 260ºC; Nylon 6- (Polycaproamid-) Homopolymer, Schmelzpunkt etwa 230ºC; Copolymere dieser Nylons; Copolymere von Hexamethylenadipamid und Hexamethylen-5-sulfoisophthalamid, Schmelzpunkt etwa 250-260ºC; und andere Copolymere und Terpolymere gemeint, die mindestens 80 Gew.-% Nylon 66- oder Nylon 6-Einheiten enthalten und außerdem Einheiten anderer zweibasiger Säuren, wie z. B. Isophthalsäure, Terephthalsäure und dergleichen, sowie Einheiten anderer Diamine enthalten, wie z. B. 2- Methylpentamethylendiamin und dergleichen. Die bei der vorliegenden Erfindung verwendbaren Nylonmatrizen weisen Schmelzpunkte auf, die höher als etwa 220ºC sind. Filamente sollten mindestens 80 Gew.-% Nylon enthalten. Außer PMP können Filamente andere Zusätze enthalten, wie z. B. Pigmente, Farbstoffe, Stabilisatoren, Flammschutzmittel und mikrobiostatische Hilfsmittel.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Filamente wird der Polymethylpentenzusatz durch Schmelzen des Zusatzes und des Nylons und Vermischen der Schmelze mit Nylon vereinigt. Das geschmolzene Materialgemisch wird dann nach Verfahren gesponnen, die gewöhnlich zum Spinnen von Nylonfilamenten benutzt werden.
Das Polymethylpenten-Zusatzpolymer ist zu Mattierungszwecken in Anteilen von 0,5 bis 10 Gew.-% wirksam, bezogen auf das Gesamtgewicht des Filaments. Die Grenzwerte sind eine Sache der Zweckmäßigkeit. Filamente mit Konzentrationen des Zusatzpolymers von weniger als 0,5 Prozent bringen einen gewissen Nutzen im Aussehen der Faser, aber die Wirkung ist nicht groß. Filamente mit Konzentrationen des Zusatzpolymers von mehr als 10 Prozent weisen gegenüber Fasern mit nur 10 Prozent des Zusatzpolymers keine wesentliche Glanzverbesserung auf. Vorzugsweise enthalten die Nylonfilamente etwa 0,5 bis etwa 3 Gew.-% Polymethylpenten.
Wie aus Fig. 1 erkennbar, ist der Polymethylpentenzusatz, mit Nylon in der Schmelze vermischt, zu Filamenten versponnen und gestreckt, in den Filamenten 10 in Form von im wesentlichen zylinderförmigen Schlieren 12 vorhanden, die von einem Ende zum anderen im wesentlichen gleichmäßige Durchmesser 14 und Verhältnisse der Länge 16 zum Durchmesser 14 (L/D) von überwiegend 50-150 aufweisen. Die Schlieren sind gleichmäßig über den gesamten Filamentquerschnitt verteilt, Fig. 2, und die Längsachse der Schlieren ist im allgemeinen parallel zur Längsachse der Filamente. Diese langen Schlieren sind verantwortlich für den hellschimmernden Glanz und den geringen oder fehlenden Glitzer der erfindungsgemäßen Filamente.
Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen Filamenten sind bekannt. In Fig. 3 ist das Verfahren zur Herstellung von Nylon 66-BCF dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf BCF-Produkte oder auf Nylon 66- Produkte beschränkt. Das geschmolzene Gemisch aus Nylon und Polymethylpentenzusatz wird bei einer Temperatur von 280-290ºC - weit über dem Schmelzpunkt des Nylons und des PMP - durch eine Kapillare 18 gepumpt wodurch Filamente 10 entstehen, die im Anblasschacht 20 durch Luft von etwa 10ºC abgeschreckt werden. Eine Zuführwalze 22 steuert den Transport der Filamente 10 um Stifte 20 herum und zu Schrägwalzen 26. Die Filamente 10 werden mehrmals um die Schrägwalzen 26 herumgewickelt und zwischen den Walzen 26 und den Stiften 24 auf das 2,8-fache gestreckt. Die Schrägwalzen 26 werden auf etwa 150-210ºC erhitzt und sind in einem isolierten Gehäuse 28 untergebracht, um einen Wärmeverlust während des Vorgangs zu verringern. Zur Herstellung von Stapelfäden brauchten die Walzen 26 nicht erhitzt zu werden, und nach dem Strecken würden viele Filamente zu einem Kabel vereinigt, gekräuselt und auf Stapel geschnitten (nicht dargestellt). Zur BCF-Herstellung werden die Filamente 10 von Schrägwalzen 26 zu einer Bauschdüse 28 weitertransportiert, die mit Luft von 200-235ºC unter einem Druck von 758,7 kPa (110 psi etwa 7,5 at) gespeist wird. Die Filamente 10 werden von der Bauschdüse 28 durch ein rotierendes Sieb auf einer Trommel 30 entfernt und durch einen vom Trommelinneren her angelegten Unterdruck auf dem Sieb festgehalten. Die Verwendung einer Nebelabschreckdüse 32 ist wahlfrei und sorgt für eine Wassernebelkühlung der Filamente 10, die durch eine Wickelwalze 34 von dem Sieb entfernt werden. Nach der Wickelwalze 34 kann an Appreturauftragwalzen 36 eine Sekundärappretur aufgebracht werden, und von dort werden die Filamente zum Aufwickler 38 transportiert.
Nylonfilamente mit Zusatzpolymer, wie z. B. Polypropylen, Polyethylen, Polyethylenoxid oder Polystyrol, haben in der Vergangenheit eine klebrige Polymerablagerung auf heißen Schrägwalzen 26 zurückgelassen. Diese Ablagerung führte zum Anhaften von Filamenten an den Walzen, und die Filamente rissen und wickelten sich auf und verursachten einen Maschinenstillstand. Die vorliegende Erfindung, mit Verwendung des Polymethylpentenzusatzes, liefert Filamente, die entweder keine Ablagerungen oder eine geringe Menge nichtklebriger Ablagerungen auf den Walzen 26 zurücklassen. Ferner weisen die erfindungsgemäßen Filamente in einem 40-stündigen Standard-Xenonlichtbogen-Lichtechtheitstest eine Farblichtechtheit auf, die im wesentlichen gleich derjenigen von Filamenten ohne PMP ist.

TESTVERFAHREN

Schmelzpunkte von Polymeren werden auf die gewöhnliche Weise mit Hilfe eines Differentialabtastungs-Kalorimeters bestimmt.
Die relative Viskosität von Nylon wird als Verhältnis der absoluten Viskosität bei 25ºC einer Lösung von 8.4 Gew.-% Polymer in 90%-iger Ameisensäure (10% Wasser und 90% Ameisensäure) zur absoluten Viskosität bei 25ºC der 90%-igen Ameisensäure allein bestimmt.
Das Modifikationsverhältnis ist das Verhältnis des Radius eines umschriebenen Kreises zum Radius eines einbeschriebenen Kreises, gemessen am Querschnitt eines Filaments, wie in der US-A-2939201 beschrieben.

BEISPIELE

In den nachstehenden Beispielen wurden verschiedene Filamente gesponnen und gebauscht.

BEISPIEL 1

Filamente wurden unter Verwendung von Nylon 66 (Poly(hexamethylenadipamid)) und verschiedenen Konzentrationen von PMP hergestellt. Das PMP für dieses Beispiel war Poly(4-methyl-1-penten) mit einem Schmelzpunkt von etwa 245ºC und einem Schmelzindex von 75, gemessen nach ASTM D-1238-88 bei 260ºC und einer Last von 5 kg. Das Nylon wies eine relative Viskosität von 65-70 auf.
Das PMP wurde in Anteilen von 1, 5 und 10 Gew.-% zugesetzt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Filamente: und das PMP wurde mit dem Nylon in einem Schneckenextruder vereinigt. Die Filamente wurden bei 280-290ºC zu Garnen von 1120 Denier mit 68 dreilappigen Filamenten mit einem Modifikationsverhältnis von 2,5 schmelzgesponnen. Nach dem Spinnen wurden die Filamente auf das 2.8-fache gestreckt und gemäß den allgemeinen Lehren der US-A-4559196. Spalte 4. Zeilen 43- 67, gebauscht. Die Heißwalzentemperatur betrug 165ºC.
Auf den Heißwalzen trat bei allen Konzentrationen des PMP-Zusatzes eine geringe Menge nichtklebriger Polymerablagerungen auf. Die Verarbeitbarkeit wurde durch die Ablagerungen nicht beeinträchtigt. Bei Wiederholung dieses Beispiels unter Verwendung eines niedrigschmelzenden Zusatzes, wie z. B. Polypropylen niedriger Dichte, bildeten sich klebrige Polymerablagerungen auf den Heißwalzen und führten zum Reißen der Filamente.
Die Filamente dieses Beispiels wiesen bei Betrachtung unter einem Mikroskop lange Schlieren auf. Sie zeigten außerdem einen glatten, hellen Glanz mit geringem oder ohne Glitzer. Ähnliche Fasern, die unter ähnlichen Bedingungen mit einer ähnlichen Konzentration eines Zusatzes von Polypropylen niedriger Dichte hergestellt wurden, zeigten sehr kurze Schlieren und einen matten Glanz.

BEISPIEL 2

Weitere Filamente wurden unter Verwendung von Nylon 66 und dem Poly(4- methyl-1-penten) von Beispiel 1 hergestellt. Das PMP wurde in den in der Tabelle angegebenen Anteilen zugesetzt. Die Filamente wurden bei 290ºC zu Garnen von 1100 Denier mit 68 dreilappigen Filamenten mit einem Modifikationsverhältnis von 3,4 schmelzgesponnen. Nach dem Spinnen wurden die Filamente auf das 2,8-fache gestreckt und gebauscht, wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Heißwalzen- und die Bauschdüsentemperatur sind in der Tabelle angegeben. Werte der Garnfestigkeit, der Dehnung und des Elastizitätsmoduls sind gleichfalls in der Tabelle dargestellt.
Ebenso wie im Beispiel 1 blieb in diesem Beispiel auf den Heißwalzen eine geringe Menge nichtklebriger Polymerablagerungen zurück, und das Produkt wies lange Schlieren, einen glatten, hellen Glanz und wenig oder keinen Glitzer auf. TABELLE
1 g/den = 0,884 cN/dtex

Claims

1. Mattiertes Nylonfilament mit einer Längsachse, das 0,5 bis 10 Gew.-% Polymethylpenten aufweist, wobei das Polymethylpenten in Form von zylinderförmigen Schlieren, die einen auf ihrer gesamten Länge im wesentlichen einheitlichen Durchmesser und ein L/D-Verhältnis von überwiegend 50 bis 150 aufweisen und deren Längsachse im allgemeinen parallel zur Längsachse des Nylonfilaments ist, gleichmäßig in dem Nylonfilament verteilt ist.

2. Filament nach Anspruch 1, wobei das Polymethylpenten Poly(4-methyl-1- penten) ist.

3. Filament nach Anspruch 1, wobei das Nylon Nylon 6 ist.

4. Filament nach Anspruch 1, wobei das Nylon Nylon 66 ist.

5. Filament nach Anspruch 1, wobei das Nylonfilament 0,5 bis 3 Gew. -% Polymethylpenten aufweist.

6. Filament nach Anspruch 1, wobei das Filament eine Stapelfaser ist.

7. Filament nach Anspruch 1, wobei das Filament ein Endlosbauschfilament ist.