DE69610894T2

DE69610894T2 - Orientierte Polyamidfasern und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE69610894T2
Application number: DE69610894T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Harada; Takatoshi Shida; Makoto Takahashi
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2016-12-14
Also published as: DE69610894D1; EP0786544A3; US5882793A; EP0786544A2; EP0786544B1

Description

1. Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine orientierte Polyamidfaser, welche eine hohe Festigkeit, Elastizitätsmodul und Rundheit besitzt und welche nützlich für die Verwendung in Sportartikel, wie Saiten für einen Schläger, in industriellen Materialien, wie einem Gummiverstärkungsmaterial und einem Filtergewebematerial zur Papierherstellung und so weiter, ist; und ein Verfahren zur Herstellung besagter Polyamidfaser.

2. Beschreibung verwandter Fachgebiete

Polyamidfaser wird im Allgemeinen in Sportartikeln, wie Saiten für einen Schläger, in industriellen Materialien, wie einem Gummiverstärkungsmaterial und einem Filtergewebematerial zur Papierherstellung und so weiter eingesetzt. Bei den oben erwähnten Anwendungszwecken ist es erforderlich, dass der Polyamidfaser als dem Konstruktionsmaterial ein ausreichendes Elastizitätsmodul, das bedeutet Youngsches Modul und auch ausreichende mechanische Festigkeit, einschließlich Schleifenfestigkeit (loop strength) und Knotenzugfestigkeit, verliehen wurde. Darüber hinaus ist es bei besagten Verwendungszwecken erforderlich, dass die Polyamidfaser, für den Fall, dass ein aus der Faser hergestelltes Endprodukt in praktische Verwendung genommen wird oder im Fall der Weiterverarbeitung, hohe Rundheit aufweist.
Besonders wenn die Polyamidfaser geringe Rundheit besitzt, werden solche Probleme verursacht, dass es schwierig ist die Faser durch einen Zwischenraum oder eine Öffnung eines genau verarbeiteten Gegenstands zu führen, um so das Anpassungsvermögen davon an Maschinerie und Ausrüstung zur Weiterverarbeitung zu erniedrigen und dass die Form von deren Produkt nach der Weiterverarbeitung nicht vereinheitlicht ist.
Von einem Polyamid mit sich wiederholenden Einheiten aus Amidbindung, welches aus m-Xylendiamin und einer aliphatischen Dicarbonsäure (zum Beispiel, ein Polyamid, erhalten aus m- Xylendiamin und Adipinsäure, im folgenden manchmal als "Polyamid MXD6" bezeichnet) erhalten wird, wird erwartet, dass es Anwendungen in obigen Verwendungszwecken findet, da es durch dessen hohe Stärke, hohes Youngsches Modul und dergleichen, verglichen mit konventionellem Polyamid 6 und Polyamid 66, gekennzeichnet ist. Jedoch kann die Polyamid- MXD6-Faser mit hoher Rundheit nicht mit konventionellen Spinnverfahren hergestellt werden, was ein Hindernis für deren praktische Anwendung darstellt.
Genauer wird das Schmelzspinnverfahren gewöhnlich in der Herstellung der Polyamidfaser angewendet, welche in Sportartikeln, wie Saiten für einen Schläger, in industriellen Materialien, wie einem Gummiverstärkungsmaterial und einem Filtergewebematerial zur Papierherstellung und dergleichen, eingesetzt wird. Konkreter ist an die Herstellung ein Spinnverfahren, in welchem ein Polyamidharz mit einem Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder geschmolzen, das geschmolzene Harz durch eine Spinndüse gesponnen wird, das gesponnene Produkt in ein Kühlmittelbad gezogen wird, welches unterhalb der Stirnfläche der Spinndüse zur Herstellung nichtorientierten Garns platziert ist und danach das nichtorientierte Garn orientiert wird, angepasst. Zum Beispiel ist es im Fall von Polyamid 6 oder Polyamid 66, durch Verwendung von nichtorientiertem Garn, in welchem Kristallisation durch Setzen der Temperatur eines Kühlmittelbad um wenigstens 30ºC niedriger als die Glasübergangstemperatur (Tg) des Polyamids, unterdrückt wird, erleichtert die Orientierungsverfahren durchzuführen, während die Rundheit des nichtorientierten Garns bewahrt wird, wodurch die Rundheit des Garns gesteigert wird. Das oben erwähnte Verfahren ist ausschließlich zum Zwecke der Steigerung der Rundheit des Garns angepasst.
Andererseits, im Falle eines Polyamid MXD6 enthaltenden Polyamids, ist die Tg des Polyamid MXD6, im Vergleich mit dem von Polyamid 6 oder Polyamid 66 bemerkenswert hoch. Daher findet die Verfestigung nichtorietierten Garns aufgrund Quenschens rasch bei einer Kühlungstemperierung im konventionellen Schmelzspinnverfahren für Polyamid statt und zur gleichen Zeit, verursachen der Widerstand in einem Kühlungsbehälter zwischen dem nichtorientierten Garn und dem Kühlmittel und die Vibration des Garns zum Zeitpunkt des Ziehens des Garns in das Bad, Garnschwingungen, aufgrund des hohen, dem Polyamid MXD6 innewohnenden Elastizitätsmoduls, wobei es wahrscheinlich ist, dass die Garnschwingung auf den geschmolzenen Teil des Garns mit einer niedrigeren Festigkeit übertragen wird, um so eine Abnahme der Garnrundheit, so wie auch diametrale Unebenheit des Garns verursacht. Aus diesem Grund war aus hier zuvor extrem schwierig stetig und kontinuierlich Polyamid-MXD6-enthaltendes Polyamidgarn mit hoher Rundheit herzustellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde unter den oben beschriebenen Umständen vollendet. Genauer, der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es orientierte Polyamidfaser zur Verfügung zustellen, welche hohe Festigkeit, Elastizitätsmodul und Rundheit besitzt und Polyamid MXD6 enthält, und auch ein Verfahren, welches fähig ist stetig und kontinuierlich dieselbe durch ein konventionelles Schmelzspinnverfahren zu produzieren.
Als Ergebnis intensiver Forschung und Untersuchung durch die vorliegenden Erfinder zum Zwecke des Erreichens des zuvor genannten Gegenstands, wurde herausgefunden, dass die oben erwähnten Probleme, durch Durchführung des Schmelzspinnens unter spezifischen Bedingungen, gelöst werden. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis solcher Erkenntnisse vollendet.
Genauer liefert die vorliegende Erfindung eine (1) orientierte Polyamidfaser, welche wenigstens 20 Gew.-% eines (A) kristallinen Polyamids oder eines copolymerisierten Polyamids umfasst, jedes durch Polymerisieren von m- Xylenediamin, als Diaminkomponente und Adipinsäure, als Dicarbonsäurekomponente hergestellt, jede in einer Menge von wenigstens 70 Mol-%, und welche ein Youngsches Modul von wenigstens 3,9 GPa (400 kgf/mm²), eine Schleifenfestigkeit (loop strength) von wenigstens 4,4 · 10&supmin;² N/D (4,5 gf/D), eine Knotenzugfestigkeit von wenigstens 3,4 · 10&supmin;² N/D (3,5 gf/D) und eine Rundheit im Bereich von 97 bis 100% besitzt, und welche des Weiteren höchstens 80 Gew.-% von einem (B) kristallinen Polyamid umfasst, welches sich vom Polyamid (A) unterscheidet; (2) Ein Verfahren zur Herstellung einer orientierten Polyamidfaser, welches die Schritte
Schmelzen eines (A) Polyamidharzes, umfassend wenigstens 20 Gew.-% eines kristallinen Polyamids oder eines copolymerisierten Polyamids, jedes durch Polymerisieren von m-Xylenediamin, als Diaminkomponente und Adipinsäure, als Dicarbonsäurekomponente hergestellt, jede in einer Menge von wenigstens 70 Mol-% unter Verwendung eines Einschneckenextruders oder Doppelschneckenextruders;
Spinnen des geschmolzenen Harzes durch eine Spinndüse; Ziehen des gesponnenen Produkts in ein Kühlmittelbad, das unterhalb der Stirnfläche der Spinndüse zur Herstellung nichtorientierten Garns platziert wird;
und nachfolgendem Orientieren des nichtorientierten Garns auf ein Streckverhältnis (draw ratio) von 2,5 bis 8,0 unter den Bedingungen einer Temperatur von nicht weniger als der Glasübergangstemperatur (Tg) besagten Polyamids und nicht höher als dem Schmelzpunkt davon, wobei das Verhältnis der Querschnittsfläche der Spinndüse einer Spinnmaschine (AD) zur Querschnittsfläche des nichtorientierten, durch Kühlen des durch die Spinnmaschine gesponnenen Produkts gebildeten und in ein Kühlmittelbad (AM) ausgetragenen Garns, (AD/AM) (im folgenden als Streckverhältnis (draft ratio) bezeichnet) im Bereich von 1,0 bis 3,0 ist und die Temperatur das Kühlmittelbads, in welches das durch die Spinnmaschine gesponnene und ausgetragene Garn, über eine Luftschicht gezogen wird, die erzeugt wird, um zwischen einer Austragöffnung des geschmolzenen Harzes für die Spinnmaschine und der Oberfläche des Kühlungsbads zur Kühlung des geschmolzenen Harzes (T) einzugreifen, im Bereich ist, der dem relativen Ausdruck
Tg - 30 ≤ T ≤ Tg + 10 (ºC)
genügt, umfasst, und worin besagtes Polyamidharz, umfassend wenigstens 20 Gew.- % von Polyamid (A), des Weiteren höchstens 80 Gew.-% eines (B) kristallinen Polyamids, welches sich vom kristallinen Polyamid (A) unterscheidet, umfasst.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Polyamid (A) ist ein kristallines Polyamid oder ein copolymerisiertes Polyamid, jedes hergestellt durch Polymerisieren von m- Xylendiamin als eine Diaminkomponente und Adipinsäure als eine Dicarbonsäurekomponente, jede in einer Menge von wenigstens 70 Mol-%.
In dem Fall, in dem das Polyamid (A) durch Polymerisieren von m-Xylendiamin als eine Diaminkomponente und Adipinsäure als eine Dicarbonsäure, jede in einer Menge von weniger als 70 Mol-% hergestellt wird, ist die letztendlich daraus gebildete Polyamidfaser seiner Charakteristika entzogen, wie hoher Festigkeit und hohem Youngschem Modul.
Das orientierte in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Polyamid kann ein kristallines Polyamid (B) enthalten, welches sich von Polyamid (A) unterscheidet. Eine Reihe von Polyamiden sind als sich von Polyamid (A) unterscheidendes Polyamid (B) erhältlich und sind besonders veranschaulicht durch Polyamid 6, Polyamid 66, Polyamid 6/66 (ein Copolymer aus Polyamid-6-Komponente und Copolymer-66- Komponente), Polyamid 610, Polyamid 612, Polyamid 11, Polyamid 12 und eine Mischung davon. Von diesen sind vorzugsweise in der vorliegenden Erfindung Polyamid 6, Polyamid 66 und Polyamid 6/66 verwendbar. Bei Verwendung eines der oben veranschaulichten Polyamidharze ist es leicht die physikalischen Eigenschaften der Objektfaser, wie der Festigkeit und dem prozentualen Verlängerungsanteil durch Einstellen der Bedingungen zum Zeitpunkt der Schmelzextrusion zu regulieren.
Es ist notwendig, dass die orientierte Polyamidfaser gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens 20 Gew.-% des zuvor angegebenen Polyamids (A) enthält. Im Fall, dass der Mischungsanteil des Polyamids (A) in der Faser weniger als 20 Gew.-% beträgt, ist es erschwert, dass sich die in Polyamid MXD6 innewohnenden Eigenschaften, wie hohe Festigkeit, hohes Elastizitätsmodul und Kristallisationsgeschwindigkeit, die das Spinnen erleichtert, in den physikalischen Eigenschaften der Objektpolyamidfaser zeigen. Es ist auch bevorzugt, dass der Mischungsanteil des kristallinen Polyamids (B) höchstens 80 Gew.-% beträgt.
Die orientierte Polyamidfaser gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt ein Youngsches Modul von wenigstens 3,9 GPa (400 kgf/mm²), vorzugsweise wenigstens 4,9 GPa (500 kgf/mm²). Im Fall, in dem die orientierte Polyamidfaser mit einem Youngschen Modul von weniger als 3,9 GPa (400 kgf/mm²) für Saiten eines Schlägers, ein Gummiverstärkungsmaterial oder ein Filtergewebematerial zur Papierherstellung verwendet wird, tritt Deformation ein, um so dem Faserprodukt den Warenwert zu nehmen.
Darüber hinaus besitzt die orientierte Polyamidfaser gemäß der vorliegenden Erfindung eine Schleifenfestigkeit von wenigstens 4,4 · 10&supmin;² N/D (4,5 gf/D), vorzugsweise wenigstens 4,9 · 10&supmin;² N/D (5,0 gf/D). Im Fall in dem die orientierte Polyamidfaser mit einer Schleifenfestigkeit von weniger als 4,4 · 10&supmin;² N/D (4,5 gf/D) als Saiten für einen Schläger verwendet wird, tritt am Biegebereich davon zum Zeitpunkt des Anbringens am Schläger Bruch der Saiten auf, um so dem Faserprodukt den Warenwert zu nehmen; und überdies, wenn sie als Filtergewebematerial für die Papierherstellung verwendet wird, da das Filtergewebematerial auf einer Rolle für eine Papiermaschine mittels einer Methode angebracht wird, bei welcher ein Teil der Filtergewebefaser gebogen wird und das Filtergewebematerial mit der Rolle verbunden, durch Passieren von Kernfäden durch den resultierenden Biegeteil, tritt Bruch des Gewebematerials am Verbindungsteil ein, um so dem Filtergewebe den Warenwert zu nehmen.
Darüber hinaus besitzt die orientierte Polyamidfaser gemäß der vorliegenden Erfindung eine Knotenfestigkeit von wenigstens 3,4 · 10&supmin;² N/D (3,5 gf/D), vorzugsweise von wenigstens 3,9 · 10&supmin;² N/D (4,0 gf/D). Im Fall, in welchem die orientierte Polyamidfaser mit einer Knotenfestigkeit von weniger als 3,4 · 10&supmin;² N/D (3,5 gf/D) als Saiten für einen Schläger verwendet werden, tritt Bruch der Saiten, an den Knoten davon, zum Zeitpunkt des Befestigens am Schläger ein, wodurch der Warenwert der Saiten verloren ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer orientierten Polyamidfaser, welches die Schritte
Schmelzen eines (A) Polyamidharzes, umfassend wenigstens 20 Gew.-% eines kristallinen Polyamids oder eines copolymerisierten Polyamids, jedes durch Polymerisieren eines Monomers enthaltend m-Xylenediamin, als Diaminkomponente und Adipinsäure, als Dicarbonsäurekomponente hergestellt, jede in einer Menge von wenigstens 70 Mol-% unter Verwendung eines Einschneckenextruders oder Doppelschneckenextruders;
Spinnen des geschmolzenen Harzes durch eine Spinndüse;
Ziehen des gesponnenen Produkts in ein Kühlmittelbad, das unterhalb der Stirnfläche der Spinndüse zur Herstellung nichtorientierten Garns platziert wird;
und nachfolgendem Orientieren des nichtorientierten Garns auf ein Streckverhältnis (draw ratio) von 2,5 bis 8,0 unter den Bedingungen einer Temperatur von nicht weniger als der Tg besagten Polyamids und nicht höher als dem Schmelzpunkt davon, umfasst.
Besonders hinsichtlich des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, ist das Streckverhältnis (draft ratio), das ist das Verhältnis der Querschnittsfläche der Spinndüse einer Spinnmaschine (AD) zur Querschnittsfläche des nichtorientierten, durch Kühlen des durch die Spinnmaschine gesponnenen Produkts gebildeten und in ein Kühlmittelbad (AM) ausgetragenen Garns, (AD/AM) 1,0 bis 3,0, vorzugsweise 1,0 bis 2,5. Ein Streckverhältnis (draft ratio) von weniger als 1,0 in vorgenanntem Verfahren erschwert es nichtorientierten Garn herzustellen, wobei eines von mehr als 3,0 es erschwert Polyamidfaser mit hoher Rundheit herzustellen, da der auf den nichtorientierten Garn ausgeübte Einfluss der Extrudier- und Kühlungsbedingungen verstärkt wird. Im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist die AM, das ist die Querschnittsfläche des nichtorientierten, durch Kühlen des gesponnenen Produkts und Austragen aus der Maschine in ein Kühlmittelbad, gebildeten Garns durch die folgende Formel spezifiziert
AM (cm²) = G/(L · ρ)
worin G für das Gewicht in g des nichtorientierten Garns mit einer Dichte von ρ in g/cm² und einer Länge von L in cm steht.
Es ist beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung notwendig eine Luftschicht zwischen einer Austragöffnung der geschmolzenen Harzes für die Spinnmaschine und der Oberfläche des Kühlmittelbads zur Kühlung des geschmolzenen Harzes zum Zwecke der Verhinderung des Gequenschtwerdens des Garns, eingreifen zu lassen. Die Nichtexistenz einer Luftschicht dazwischen verursacht solche Schwierigkeiten, wie Garnschwingung aufgrund des Siedens des Kühlungsmittels zum Zeitpunkt, wenn das geschmolzene Harz in Kontakt mit dem Kühlungsmittel gebracht wird und die Bildung von Vakuumschäumen aufgrund gequenschten Garns.
Mit Blick auf das vorhergehende ist es bevorzugt, dass die Dicke der zuvor genannten Luftschicht, namentlich der Abstand zwischen der Austragöffnung des schmolzenen Harzes für die Spinnmaschine und der Oberfläche des Kühlmittelbads zur Kühlung des geschmolzenen Harzes (im folgenden als "Luftspalt" bezeichnet), aus praktischem Blickpunkt wenigstens 10 mm beträgt. Die Luftschicht wird es, wenn sie unvernünftig dick ist, aufgrund der Strecke (draw-down) etc. des geschmolzenen Harzes, erschweren eine Polyamidfaser mit hoher Rundheit herzustellen. Aus diesem Grund ist der Luftspalt vorzugsweise 150 mm oder weniger aus dem praktischen Blickpunkt. Im erfindungsgemäßen Verfahren ist der Luftspalt noch bevorzugter 10 bis 110 mm.
Das erfindungsgemäße Verfahren verlangt, dass die Temperatur des Kühlmittelbads (T) in welches das von der Spinnmaschine ausgetragen Polyamidgarn gezogen wird im Temperaturbereich liegt, der dem relativen Ausdruck
Tg - 30 ≤ T ≤ Tg + 10 (ºC)
genügt, welcher die Beziehung zwischen Tg des Polyamidharzes und T spezifiziert. Die Temperatur des Kühlmittelbads (Kühlmitteltemperatur), verursacht, wenn sie niedriger als Tg- 30 (ºC) beträgt solche Schwierigkeiten, wie die Bildung von Hohlräumen, aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche des nichtorientierten Garns und dem Inneren davon, oder aufgrund von Garnquenschen. Andererseits verursacht die Temperatur davon, sofern sie höher als Tg+10 (ºC) ist, solche Schwierigkeiten, wie den Kollaps des nichtorientierten Garns aufgrund ungenügender Kühlung und Schwierigkeiten bei der Orientierung aufgrund der Kristallisation des nichtorientierten Garns.
Im Fall der Verwendung eines Materials, das durch Mischen einer Mehrzahl (N) von Polyamidharzen gebildet ist, ist die Tg der resultierenden Mischung, die in der vorliegenden Erfindung zu eigen gemacht werden soll, durch die Formel
Tg (ºC) = a · TgA + b · TgB + c · TgC + ..... + nTgN
definiert, worin a, b, c, ... n jedes für einen volumetrischen Bruchteil der Komponente A, B, C, ... N steht und TgA, TgB, TgC, ... TgN, jede die Tg der Komponente A, B, C, ... N verkörpert.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wurde es ermöglicht Polyamidfasern mit hoher Rundheit, durch Setzen der Kühlmitteltemperatur auf ein höheres Niveau als das der konventionellen allgemeinen Spinnbedingungen, herzustellen und auch einen Kühlmittelkühler, welcher zuvor notwendig war, überflüssig zu machen.
Das (A) kristalline Polyamid oder das copolymerisierte Polyamid, jedes durch Polymerisieren von m-Xyxlendiamin als eine Diaminkomponente und Adipinsäure als eine Dicarbonsäurekomponente, jede in einer Menge von wenigstens 70 Mol-%, welches Polyamid im erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren verwendet wird, ist das gleiche wie das Polyamid, welches in der erfindungsgemäßen orientierten Polyamidfaser enthalten ist. Der für das Spinnen aus der Schmelze im erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendende Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder, kann gegebenenfalls zum Gebrauch aus einer Vielzahl von Extrudern für konventionelle Anwendungen gewählt werden. Mischen des Polyamids (A) und des von (A) verschiedenen in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden kristallinen Polyamids (B), kann mittels irgendeines Verfahrens, im allgemeinen als "Trockenvermischungs-Verfahren" bezeichnet, durchgeführt werden, worin, zum Beispiel feste Materialien, wie Pellets als solche einem Extruder unter Mischen zugeführt werden, und einem Verfahren, im allgemeinen als "Schmelzvermischungs- Verfahren" bezeichnet, in welchem feste Materialien einmal zusammen aus der Schmelze extrudiert werden, um dieselben zu pelletieren und das resultierende Pellet wird als Startrohmaterial verwendet. Wie hierin zuvor beschrieben, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer orientierten Polyamidfaser, die, um ein Streckverhältnis (draft ratio) von 2,5 bis 8,0 bei einer Temperatur, die nicht niedriger als Tg des Polyamidharzes und nicht höher als der Schmelzpunkt davon ist, orientiert ist.
Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung eine orientierte Polyamidfaser mit einer Rundheit im Bereich von 97 bis 100% und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Der Wert der Rundheit (%) ist durch folgende Formel definiert, und je näher der Wert an 100% liegt, desto näher ist die Querschnittsform eines Filaments einem wahren Kreis:
Rundheit % = (1/n) [(RSi/RMi)] · 100]
worin RSi (mm) der kleinste Faserdurchmesser am i-ten Punkt unter den n Messpunkten ist und RMi (mm) der Median des Faserdurchmessers am i-ten Punkt unter den n Messpunkten ist.
Im Fall, in dem die Rundheit der Polyamidfaser kleiner als 97% ist, wird eine definierte Form nicht erhalten, um zum Beispiel in den Multischichtstrukturfäden, wie modernem Tennisdarm und Geweben und Faservliesen, wie einem Filtergewebematerial zur Papierherstellung, so den Verlust des Warenwerts zu verursachen; und nebenbei, werden solche Schwierigkeiten, wie die Schwierigkeit die Faser durch einen Zwischenraum oder eine Öffnung eines genau verarbeiteten Gegenstands zu führen verursacht, und geringes Anpassungsvermögen an Maschinerie und Ausrüstung für die Weiterverarbeitung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich orientierte Polyamidfaser mit einem Durchmesser nach der Endorientierung von 0,05 bis 2 mm, vorzugsweise 0,1 bis 1,5 mm, herzustellen.
Das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Polyamidharz kann falls nötig mit einer anorganischen oder organischen Verbindung, wie einem Hitzealterungsreservemittel, Färbungsschutzmittel, Vernetzungsschutzmittel, Wetterbeständigkeitsverbesserer, Ultraviolettabsorber, Pigment, antistatischem Mittel und Flammschutzmittel, jedes alleine oder in gegenseitiger optionaler Kombination vermischt werden.
Das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare Kühlungsmittel wird beispielhaft durch Wasser, Glycerol, flüssiges Paraffin, Silikonöl, Kohlenwasserstoffgruppenöl, Polyethylenglykol und Diethylenglykol veranschaulicht.
Die durch die vorliegende Erfindung erhaltene Polyamidfaser ist brauchbar bei der Verwendung in Sportartikeln, wie Saiten für einen Schläger und in industriellen Materialien, wie einem Gummiverstärkungsmaterial und einem Filtergewebematerial zur Papierherstellung und so weiter, aufgrund von deren hoher Festigkeit, Elastizitätsmodul und Rundheit.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerem Detail unter Bezugnahme auf Vergleichsbeispiele und Arbeitsbeispiele, welche jedoch die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränken sollen, beschrieben. Messungen der Festigkeit und des Youngschen Moduls des orientierten Fadens wurden nach JIS L 1013 "Testing method for chemically synthesized filament yarns" und der Durchmesser des orientierten Fadens durch Messen des kleinsten Durchmessers und des größten Durchmessers bei 100 zufälligen Punkten mit einem Abstand zwischen diesen von jeweils 10 cm, durchgeführt.
In den Tabellen 1, 2 und 3 ist Polyamid MXD6 als N-MXD6 abgekürzt.

Beispiel 1

Polyamid MXD6 (relative Viskosität: 2,7, hergestellt von Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc. unter dem Handelnamen "6007") wurde unter Verwendung eines Einschneckenextruders geschmolzen, durch eine Spinndüse bei einer Spinntemperatur von 260ºC gesponnen, in ein Wasserbad, unter den Bedingungen einschließend ein Streckverhältnis (draft ratio) von 1,1 und einen Luftspalt von 100 mm, bei 70ºC gezogen, und kontinuierlich, ohne temporäres Winden orientiert.
Die Orientierung wurde mittels zweier Orientierungsschritte und einem Einzelschritt der Thermofixierung verwirklicht. Als Orientierungsmittel wurden ein Warmwasserbad von 90ºC im Orientierungsbereich des ersten Schritts, ein trocknes Heißluftbad von 220ºC im Orientierungsbereich des zweiten Schritts, ein trockenes Heißluftbad von 280ºC im Thermofixierungsbereich verwendet. Als Orientierungsbedingungen wurden das Gesamtstreckverhältnis (overall draw ratio), das Streckverhältnis (draw ratio) der zweiten Stufe und das Relaxationsverhältnis auf 5,0, 1,2 bzw. 5% festgesetzt. Nach den oben erwähnten Verfahren wurde Polyamid-Einfachgarn bei einer Produktionsgeschwindigkeit von 48 m/min hergestellt. Der Garndurchmesser und die Rundheit des so erhaltenen Polyamidgarns sind in Tabelle 1 gegeben.

Beispiel 2

Polyamid MXD6, das gleiche, das in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde unter Verwendung eines Einschneckenextruders geschmolzen, durch eine Spinndüse bei einer Spinntemperatur von 260ºC gesponnen, in ein Wasserbad, unter den Bedingungen einschließend ein Streckverhältnis (draft ratio) von 2,3 und einen Luftspalt von 100 mm, bei 90ºC gezogen, und kontinuierlich, ohne temporäres Winden orientiert.
Die Orientierung wurde mittels zweier Orientierungsschritte und einem Einzelschritt der Thermofixierung verwirklicht. Als Orientierungsmittel wurden ein Warmwasserbad von 90ºC im Orientierungsbereich des ersten Schritts, ein trocknes Heißluftbad von 240ºC im Orientierungsbereich des zweiten Schritts, ein trockenes Heißluftbad von 280ºC im Thermofixierungsbereich verwendet. Als Orientierungsbedingungen wurden das Gesamtstreckverhältnis (overall draw ratio), das Streckverhältnis (draw ratio) der zweiten Stufe und das Relaxationsverhältnis auf 5,2, 1,2 bzw. 5% festgesetzt. Nach den oben erwähnten Verfahren wurde Polyamid-Einfachgarn bei einer Produktionsgeschwindigkeit von 75 m/min hergestellt. Der Garndurchmesser und die Rundheit des so erhaltenen Polyamidgarns sind in Tabelle 1 gegeben.

Beispiele 3

Polyamid MXD6, das gleiche, das in Beispiel 1 verwendet wurde und Polyamid 6 (relative Viskosität: 2,3, hergestellt von Ube Industries, Ltd., unter dem Handelsnamen "1011FB") wurden in einem Gewichtsverhältnis von 80/20 trocken vermischt und, durch eine Spinndüse bei einer Spinntemperatur von 260ºC aus der Schmelze gesponnen, in ein Wasserbad, unter den Bedingungen einschließend ein Streckverhältnis (draft ratio) von 2,3 und einen Luftspalt von 100 mm, bei 70ºC gezogen, und kontinuierlich, ohne temporäres Winden orientiert.
Die Orientierung wurde in gleicher Weise, wie in Beispiel 2 verwirklicht, um Polyamid-Einfachgarn herzustellen. Der Garndurchmesser und die Rundheit des so erhaltenen Polyamidgarns sind in Tabelle 1 gegeben.

Beispiel 4

Polyamid MXD6, das gleiche, das in Beispiel 1 verwendet wurde und Polyamid 6, wurden in einem Gewichtsverhältnis von 30/70 trocken vermischt und, durch eine Spinndüse bei einer Spinntemperatur von 240ºC aus der Schmelze gesponnen, in ein Wasserbad, unter den Bedingungen einschließend ein Streckverhältnis (draft ratio) von 2,5 und einen Luftspalt von 100 mm, bei 30ºC gezogen, und kontinuierlich, ohne temporäres Winden orientiert.
Als Orientierungsbedingungen wurden das Gesamtstreckverhältnis (overall draw ratio), das Streckverhältnis (draw ratio) der zweiten Stufe und das Relaxationsverhältnis auf 5,1, 1,5 bzw. 10% festgesetzt. Nach den oben erwähnten Verfahren wurde Polyamid-Einfachgarn bei einer Produktionsgeschwindigkeit von 78 m/min hergestellt. Der Garndurchmesser und die Rundheit des so erhaltenen Polyamidgarns sind in Tabelle 1 gegeben.

Beispiel 5

Polyamid MXD6, das gleiche, das in Beispiel 3 verwendet wurde und Polyamid 6, wurden in einem Gewichtsverhältnis von 30/70 trocken vermischt und, durch eine Spinndüse bei einer Spinntemperatur von 240ºC aus der Schmelze gesponnen, in ein Wasserbad, unter den Bedingungen einschließend ein Streckverhältnis (draft ratio) von 2,5 und einen Luftspalt von 100 mm, bei 30ºC gezogen, und kontinuierlich, ohne temporäres Winden orientiert.
Die Orientierung wurde in gleicher Weise, wie in Beispiel 4 verwirklicht, um Polyamid-Einfachgarn herzustellen. Der Garndurchmesser und die Rundheit des so erhaltenen Polyamidgarns sind in Tabelle 1 gegeben.

Beispiel 6

Polyamid MXD6, das gleiche, das in Beispiel 3 verwendet wurde und Polyamid 6, wurden in einem Gewichtsverhältnis von 20/80 trocken vermischt und, durch eine Spinndüse bei einer Spinntemperatur von 240ºC aus der Schmelze gesponnen, in ein Wasserbad, unter den Bedingungen einschließend ein Streckverhältnis (draft ratio) von 2,7 und einen Luftspalt von 100 mm, bei 30ºC gezogen, und kontinuierlich, ohne temporäres Winden orientiert.
Die Orientierung wurde in gleicher Weise, wie in Beispiel 4 verwirklicht, um Polyamid-Einfachgarn herzustellen. Der Garndurchmesser und die Rundheit des so erhaltenen Polyamidgarns sind in Tabelle 1 gegeben.

Beispiel 7

Polyamid MXD6, das gleiche, das in Beispiel 3 verwendet wurde und Polyamid 66 (hergestellt von Ube Industries, Ltd., unter dem Handelsnamen "2015B"), wurden in einem Gewichtsverhältnis von 95/5 trocken vermischt und aus der Schmelze gesponnen. Danach wurde das Verfahren aus Beispiel 2 wiederholt, um Polyamid-Einfachgarn herzustellen. Der Garndurchmesser und die Rundheit des so erhaltenen Polyamidgarns sind in Tabelle 1 gegeben.

Beispiel 8

Polyamid MXD6, das gleiche, das in Beispiel 7 verwendet wurde und Polyamid 66, wurden in einem Gewichtsverhältnis von 80/20 trocken vermischt und aus der Schmelze gesponnen. Danach wurde das Verfahren aus Beispiel 3 wiederholt, um Polyamid- Einfachgarn herzustellen. Der Garndurchmesser und die Rundheit des so erhaltenen Polyamidgarns sind in Tabelle 1 gegeben.

Vergleichsbeispiel 1

Polyamid MXD6, das gleiche, das in Beispiel 3 verwendet wurde und Polyamid 6 wurden in einem Gewichtsverhältnis von 10/90 trocken vermischt und unter Verwendung eines Einschneckenextruders geschmolzen, durch eine Spinndüse bei einer Spinntemperatur von 260ºC gesponnen, in ein Wasserbad, unter den Bedingungen einschließend ein Streckverhältnis (draft ratio) von 2,7 und einen Luftspalt von 10 mm, bei 6,5 ºC gezogen, und kontinuierlich, ohne temporäres Winden orientiert.
Die Orientierung wurde in gleicher Weise, wie in Beispiel 4 verwirklicht, um ein Polyamid-Einfachgarn herzustellen. Der Garndurchmesser und die Rundheit des so erhaltenen Polyamidgarns sind in Tabelle 1 gegeben.

Vergleichsbeispiel 2

Polyamid MXD6, das gleiche, das in Beispiel 3 verwendet wurde und Polyamid 6 wurden in einem Gewichtsverhältnis von 30/70 trocken vermischt und unter Verwendung eines Einschneckenextruders geschmolzen, durch eine Spinndüse bei einer Spinntemperatur von 260ºC gesponnen, in ein Wasserbad, unter den Bedingungen einschließend ein Streckverhältnis (draft ratio) von 2,5 und einen Luftspalt von 100 mm, bei 5ºC gezogen, und kontinuierlich, ohne temporäres Winden orientiert.
Die Orientierung wurde in gleicher Weise, wie in Beispiel 4 verwirklicht, um ein Polyamid-Einfachgarn herzustellen. Der Garndurchmesser und die Rundheit des so erhaltenen Polyamidgarns sind in Tabelle 1 gegeben.

Vergleichsbeispiel 3

Polyamid MXD6, das gleiche, das in Beispiel 3 verwendet wurde und Polyamid 6 wurden in einem Gewichtsverhältnis von 30/70 trocken vermischt und unter Verwendung eines Einschneckenextruders geschmolzen, durch eine Spinndüse bei einer Spinntemperatur von 260ºC gesponnen, in ein Wasserbad, unter den Bedingungen einschließend ein Streckverhältnis (draft ratio) von 4,0 und einen Luftspalt von 100 mm, bei 30 ºC gezogen, und kontinuierlich, ohne temporäres Winden orientiert.
Die Orientierung wurde in gleicher Weise, wie in Beispiel 4 verwirklicht, um ein Polyamid-Einfachgarn herzustellen. Der Garndurchmesser und die Rundheit des so erhaltenen Polyamidgarns sind in Tabelle 1 gegeben.

Vergleichsbeispiel 4

Polyamid MXD6, das gleiche, das in Beispiel 7 verwendet wurde und Polyamid 66 wurden in einem Gewichtsverhältnis von 80/20 trocken vermischt und unter Verwendung eines Einschneckenextruders geschmolzen, durch eine Spinndüse bei einer Spinntemperatur von 260ºC gesponnen, in ein Wasserbad, unter den Bedingungen einschließend ein Streckverhältnis (draft ratio) von 4,0 und einen Luftspalt von 100 mm, bei 70 ºC gezogen, und kontinuierlich, ohne temporäres Winden orientiert.
Die Orientierung wurde in gleicher Weise, wie in Beispiel 2 verwirklicht, um ein Polyamid-Einfachgarn herzustellen. Der Garndurchmesser und die Rundheit des so erhaltenen Polyamidgarns sind in Tabelle 1 gegeben. Tabelle 1-1
* in Klammern gleiche Werte als kgf/mm²
** in Klammern gleiche Werte als gf/D Tabelle 1-2
* in Klammern gleiche Werte als kgf/mm²
** in Klammern gleiche Werte als gf/D Tabelle 1-3
* in Klammern gleiche Werte als kgf/mm²
** in Klammern gleiche Werte als gf/D Tabelle 1-4
* in Klammern gleiche Werte als kgf/mm²
** in Klammern gleiche Werte als gf/D Tabelle 1-5
* in Klammern gleiche Werte als kgf /mm²
** in Klammern gleiche Werte als gf/D

Claims

1. Orientierte Polyamidfaser, welche

wenigstens 20 Gew.-% eines (A) kristallinen Polyamids oder eines copolymerisierten Polyamids umfasst, jedes durch Polymerisieren von m-Xylenediamin, als Diaminkomponente und Adipinsäure, als Dicarbonsäurekomponente hergestellt, jede in einer Menge von wenigstens 70 Mol-%, und welche ein Youngsches Modul von wenigstens 3,9 GPa (400 kgf/mm²), eine Schleifenfestigkeit (loop strength) von wenigstens 4,4 · 10&supmin;² N/D (4,5 gf/D), eine Knotenzugfestigkeit von wenigstens 3,4 · 10&supmin;² N/D (3,5 gf/D) und eine Rundheit im Bereich von 97 bis 100% besitzt, und

des Weiteren höchstens 80 Gew.-% von einem (B) kristallinen Polyamid umfasst, welches sich vom Polyamid (A) unterscheidet.

2. Die orientierte Polyamidfaser nach Anspruch 1, worin das kristalline Polyamid (B) wenigstens ein Mitglied, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyamid-6, Polyamid-66 und einem Copolymer aus Polyamid-6-Komponente und Polyamid-66-Komponente ist.

3. Ein Verfahren zur Herstellung einer orientierten Polyamidfaser, welches die Schritte

Schmelzen eines (A) Polyamidharzes, umfassend wenigstens 20 Gew.-% eines kristallinen Polyamids oder eines copolymerisierten Polyamids, jedes durch Polymerisieren von m-Xylenediamin, als Diaminkomponente und Adipinsäure, als Dicarbonsäurekomponente hergestellt, jede in einer Menge von wenigstens 70 Mol-% unter Verwendung eines Einschneckenextruders oder Doppelschneckenextruders;

Spinnen des geschmolzenen Harzes durch eine Spinndüse;

Ziehen des gesponnenen Produkts in ein Kühlmittelbad, das unterhalb der Stirnfläche der Spinndüse zur Herstellung nichtorientierten Garns platziert wird;

und nachfolgenden Orientieren des nichtorientierten Garns auf ein Streckverhältnis von 2,5 bis 8,0 unter den Bedingungen einer Temperatur von nicht weniger als der Glasübergangstemperatur (Tg) besagten Polyamids und nicht höher als dem Schmelzpunkt davon, wobei das Verhältnis der Querschnittsfläche der Spinndüse einer Spinnmaschine (AD) zur Querschnittsfläche des nichtorientierten, durch Kühlen des durch die Spinnmaschine gesponnenen Produkts gebildeten und in ein Kühlmittelbad (AM) ausgetragenen Garns, (AD/AM) im Bereich von 1,0 bis 3,0 ist und die Temperatur das Kühlmittelbads, in welches das durch die Spinnmaschine gesponnene und ausgetragene Garn, über eine Luftschicht gezogen wird, die erzeugt wird, um zwischen einer Austragöffnung des geschmolzenen Harzes für die Spinnmaschine und der Oberfläche des Kühlungsbads zur Kühlung des geschmolzenen Harzes (T) einzugreifen, im Bereich ist, der dem relativen Ausdruck

Tg - 30 ≤ T ≤ Tg + 10 (ºC)

genügt, umfasst, worin besagtes Polyamidharz des Weiteren höchstens 80 Gew.-% eines (B) kristallinen Polyamids, welches sich vom Polyamid (A) unterscheidet, umfasst.

4. Das Verfahren zur Herstellung einer orientierten Polyamidfaser nach Anspruch 3, worin das kristalline Polyamid (B) wenigstens ein Mitglied, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyamid-6, Polyamid-66 und einem Copolymer aus Polyamid-6- Komponente und Polyamid-66-Komponente ist.

5. Das Verfahren zur Herstellung einer orientierten Polyamidfaser nach Anspruch 3, worin der Abstand zwischen der Austragöffnung des geschmolzenen Harzes für die Spinnmaschine und der Oberfläche des Kühlmittelbads zur Kühlung des geschmolzenen Harzes im Bereich von 10 bis 150 mm ist.