EP1208253A1 - Hmls-fibers made of polyester and a spin-stretch process for its production - Google Patents

Hmls-fibers made of polyester and a spin-stretch process for its production

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EP1208253A1
EP1208253A1 EP00951438A EP00951438A EP1208253A1 EP 1208253 A1 EP1208253 A1 EP 1208253A1 EP 00951438 A EP00951438 A EP 00951438A EP 00951438 A EP00951438 A EP 00951438A EP 1208253 A1 EP1208253 A1 EP 1208253A1
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EP
European Patent Office
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weight
hmls
polyester
polymer
additive
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EP00951438A
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EP1208253B1 (en
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Joachim Cziollek
Werner Mrose
Dietmar Wandel
Helmut Schwind
Wolfgang Janas
Werner Ude
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Roehm GmbH Darmstadt
LL Plant Engineering AG
Original Assignee
ZiAG Plant Engineering GmbH
Roehm GmbH Darmstadt
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Publication date
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Publication of EP1208253B1 publication Critical patent/EP1208253B1/en
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    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/12Stretch-spinning methods
    • D01D5/16Stretch-spinning methods using rollers, or like mechanical devices, e.g. snubbing pins
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/88Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/92Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyesters
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    • Y10T428/2933Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/2964Artificial fiber or filament
    • Y10T428/2967Synthetic resin or polymer
    • Y10T428/2969Polyamide, polyimide or polyester

Definitions

  • HMLS threads made of polyester and spin stretching process for their production
  • the invention relates to HMLS threads made of polyester with a tensile strength of> 70 cN / tex, a L ⁇ SE 5 of> 35 cN / tex and a hot air shrinkage at 160 ° C of 1.5-3.5% and a spin stretching process Production of the HMLS threads.
  • HMLS threads are understood to mean multifilament stretched polyester threads with high modulus and low shrinkage (high modulus,] _ow shrinkage).
  • Multifilament polyethylene terephthalate filaments with high L ⁇ SE 5 the specific force which corresponds to an elongation of 5% in the force-elongation diagram
  • Stretch ratio decreases, the steepness of the force-elongation diagram, d. H. the L ⁇ SE 5 rises, the thermal shrinkage decreases and the achievable strength decreases.
  • the decrease in the applicable stretching ratio is due to the increase in the orientation in the filament and is characterized by an increase in the birefringence of the filament.
  • the stretching ratios that can be used for the different spinning speeds are so low that efficient top speeds of over 6000 m / min are only possible at very high spinning take-off speeds of over 3500 m / min.
  • a polyester thread is produced at spinning take-off speeds of 2500 to 4000 m / min.
  • the low stretchability even at spinning take-off speeds of 4000 m / min, gives high speeds of just 6000 m / min for high-speed spinning draws, the tensile strength being less than 65 cN / tex.
  • Drawn yarns with tensile strengths above 70 cN / tex and low thermal shrinkage, produced at spinning speeds above 2500 m / min, are also described in EP 0526 740 B. These yarns consist of a polyester raw material based on a copolymerization modified polyethylene terephthalate. These modification components are incorporated into the polymer chain during the polymer formation process, which impairs the flexibility of the spinning operation.
  • Acrylic acid and / or maleic acid or their derivatives can be increased without addition to the elongation at break of polyester filaments spun under the same conditions.
  • Information on the production of HMLS threads in the spin stretching process is not included.
  • EP 0631 638 B describes fibers composed predominantly of PET, which contains 0.1-5% by weight of a 50-90% imidized polymethacrylic acid alkyl ester. The fibers obtained and subsequently finally drawn at speeds of 500-10,000 m / min are said to be higher Have initial module. In the examples of industrial yarns, however, the influence on the module cannot be easily understood; in general, the strengths achieved are low, which is a considerable disadvantage for this product.
  • the present invention has for its object to provide HMLS threads with a tensile strength> 70 cN / tex, a L ⁇ SE 5> 35 cN / tex and a hot air shrinkage at 160 ° C of 1.5 to 3.5%, and to create a spin-stretching process for their production, at which final speeds of over 6000 m / min can be reached, even with highly viscous polyester, and with a minimization of the number of capillary breaks.
  • the desired HMLS threads should be able to be produced at high spinning speeds without chemical modification of the polyester raw material being necessary, which would reduce the flexibility of the spinning plant.
  • polyester examples include poly (C 2 _ 4 alkylene) terephthalates, which up to 15 mol% of other dicarboxylic acids and or diols, such as.
  • Polyethylene terephthalate with an intrinsic viscosity (IV) in the range from 0.8 to 1.4 dl / g is preferred, Polypropylene terephthalate with an IV of 0.9 to 1.6 dl / g and polybutylene terephthalate with an IV of 0.9 to 1.8 dl / g.
  • Usual additives such as dyes, matting agents, stabilizers, antistatic agents, lubricants, branching agents, can be added to the polyester or polyester additive mixture in amounts of 0 to 5.0% by weight without disadvantage.
  • the additive polymers to be added to the polyester can have a different chemical composition.
  • Three different types of polymer are preferred, namely
  • R lt R 2 and R 3 are each an H atom or a C 15 alkyl radical or a C 5 12 cycloalkyl radical or a C 6 14 aryl radical,
  • polymer from 15 to 100 wt .-% C and 0 to 85 wt .-% D, preferably from 50 to 95 wt .-% C and 5 to 50 wt .-% D and particularly preferably from 70 to 85 wt. -% C and 15 to 30 wt .-% D, the sum of C and D together making 100%.
  • a polymer which contains the following monomer units:
  • R is an H atom or a CH 3 group and R' or a C 5 .
  • F styrene or C 1-4 alkyl-substituted styrenes
  • R 15 R 2 and R 3 are each an H atom or a C 1-15 alkyl radical or a C 5.12 cycloalkyl radical or a C 5 . 14 -
  • H one or more ethylenically unsaturated monomers copolymerizable with E and / or with F and / or G from the group consisting of ⁇ -methyl styrene, vinyl acetate,
  • Acrylic acid esters methacrylic acid esters other than E, vinyl chloride, vinylidene chloride, halogen-substituted styrenes, vinyl esters, isopropenyl ethers and dienes,
  • the polymer consisting of 30 to 99% by weight E, 0 to 50% by weight F,> 0 to 50% by weight G and 0 to 50% by weight H, preferably 45 to 97% by weight E, 0 to 30% by weight F, 3 to 40% by weight G and 0 to 30% by weight H and particularly preferably consists of 60 to 94% by weight of E, 0 to 20% by weight of F, 6 to 30% by weight of G and 0 to 20% by weight of H, the sum of E, F, G and H together results in 100%.
  • Component H is an optional component. Although the advantages to be achieved according to the invention can already be achieved by polymers which have components from groups E to G, the advantages to be achieved according to the invention also occur if further monomers from group H are involved in the construction of the polymer to be used according to the invention.
  • Component H is preferably selected so that it has no adverse effect on the properties of the polymer to be used according to the invention.
  • Component H can u. a. can be used to modify the properties of the polymer as desired, for example by increasing or improving the flow properties when the polymer is heated to the melting temperature, or to reduce residual color in the polymer or by using a polyfunctional monomer to do so and to introduce some degree of crosslinking into the polymer.
  • H can also be chosen so that a copolymerization of components E to G is possible or supported in the first place, as in the case of MA and MMA, which do not copolymerize per se, but copolymerize without problems when a third component such as styrene is added.
  • Suitable monomers for this purpose include u. a. Vinyl esters, esters of acrylic acid, for example methyl and ethyl acrylate, esters of methacrylic acid which differ from methyl methacrylate, for example butyl ethacrylate and ethylhexyl methacrylate,
  • the color reduction of the polymer can, for example, particularly preferably be achieved by using an electron-rich monomer, such as, for example, a vinyl ether, vinyl acetate, styrene or ⁇ -methyl styrene.
  • Particularly preferred among the compounds of component H are aromatic vinyl monomers, such as styrene or ⁇ -methyl styrene.
  • the preparation of the polymers to be used according to the invention is known per se. They can be prepared in bulk, solution, suspension or emulsion polymerization. Helpful hints can be found with regard to substance polymerization in Houben-Weyl, Volume E20, Part 2 (1987), page 1145ff. Information on solution polymerization can be found on page 1149ff, while the
  • Emulsion polymerization is carried out and explained there on page 1150ff.
  • Bead polymers whose particle size is in a particularly favorable range are particularly preferred in the context of the invention.
  • the polymers to be used according to the invention are preferably in the form of particles with an average diameter of 0.1 to 1.0 mm.
  • larger or smaller beads or granules can also be used, although smaller beads place special demands on logistics, such as conveying and drying.
  • the imidized polymer types 2 and 3 can be prepared from the monomers using a monomeric imide or by subsequent complete or, preferably, partial imidization of a polymer containing the corresponding maleic acid derivative. These additive polymers are obtained, for example, by completely or preferably partially reacting the corresponding polymer in the melt phase with ammonia or a primary alkyl or arylamine, for example aniline (Encyclopedia of Polymer Science and Engineering Vol 16 [1989], Wiley-Verlag, page 78). All of the polymers according to the invention and, if given, their non-imidized starting polymers are commercially available or can be prepared by a process which is familiar to the person skilled in the art.
  • the concentration c of the polymeric additive in% by weight in the polyester is determined as a function of the specified take-off speed v in m / min and the desired birefringence of the filament ⁇ n according to the following formulas:
  • ⁇ n birefringence of the polyester filament according to the invention with additive added
  • the additive polymer is incompatible with the polyester, which means that the additive is largely insoluble in the polyester matrix.
  • the polyester and the additive polymer form two phases that can be distinguished microscopically.
  • the copolymer must have a glass transition temperature (determined by DSC at 10 ° C / min
  • Heating rate 90 to 170 ° C and can be processed thermoplastically.
  • the melt viscosity of the copolymer should be chosen so that the ratio of its extrapolated to the measuring time is zero
  • melt viscosity measured at an oscillation rate of 2.4 Hz and a temperature which is equal to the melting temperature of the polyester plus 34.0 ° C (for polyethylene terephthalate 290 ° C) relative to that of the polyester, measured under the same conditions, between 1: 1 and 7: 1. That is, the melt viscosity of the polymer is at least equal to or preferably higher than that of the polyester.
  • Optimal efficiency is only achieved by choosing a specific viscosity ratio of additive and polyester. With such an optimized viscosity ratio, it is possible to minimize the amount of additive additive, which makes the process particularly economical.
  • the viscosity ratio determined according to the invention as ideal for the use of polymer mixtures for the production of HMLS threads is above the range which is indicated in the literature as being favorable for mixing two polymers.
  • polymer blends with high molecular weight additive polymers were distinguished to spin.
  • the flow activation energy (E) is a measure of the rate of change of the zero viscosity as a function of the change in the measuring temperature, the zero viscosity being the viscosity extrapolated to the shear rate 0.
  • a particularly narrow particle size distribution of the additive in the polyester matrix is achieved and by combining the viscosity ratio with a flow activation energy of significantly more than that of the polyester (PET about 60 kJ / mol), i.e. H.
  • the fibril structure of the additive in the filament is obtained at more than 80 kJ / mol.
  • the glass transition temperature which is high compared to polyester, ensures that this fibril structure is quickly consolidated in the spun thread.
  • the maximum particle sizes of the additive polymer are about 1000 nm immediately after emerging from the spinneret, while the average particle size is 400 nm or less. After warping below the spinneret and stretching, fibrils with an average diameter ⁇ 80 nm are formed.
  • the ratio of the melt viscosity of the copolymer to that of the polyester under the above-mentioned conditions is preferably between 1.5: 1 and 5: 1. Under these conditions, the average particle size of the additive polymer is 120-300 nm immediately after it emerges from the spinneret, and this results Fibrils with an average diameter of approximately 40 nm.
  • the additive polymer is mixed with the matrix polymer by adding it as a solid to the matrix polymer chips in the extruder inlet with a chip mixer or gravimetric metering, or alternatively by melting the additive polymer, metering by means of a gear pump and feeding it into the melt stream of the matrix polymer.
  • a homogeneous distribution is then produced by mixing using a static mixer.
  • a specific particle distribution is set by the specific choice of mixer and the duration of the mixing process before the melt mixture is passed on through product distribution lines to the individual spinning stations and spinnerets.
  • Mixers with a shear rate of 16 to 128 sec "1 have proven successful.
  • the product of the shear rate (s " 1 ) and the 0.8th power of the residence time (in sec) should be at least 250, preferably 350 to 1250. Values above 2500 are generally avoided in order to keep the pressure drop in the pipes limited.
  • the shear rate is defined by the shear rate in the empty tube (s "1 ) times the mixer factor, the mixer factor being a characteristic parameter of the mixer type. For Sulzer SMX types, for example, this factor is about 7-8.
  • the shear rate ⁇ in the empty tube is calculated according to
  • F delivery rate of the polymer (g / min)
  • V 2 inner volume of the empty pipe (cm 3 )
  • R empty pipe radius (mm)
  • empty volume fraction (for Sulzer-SMX types 0.84 to 0.88)
  • nominal density of the polymer mixture in the Melt (about 1.2 g / cm 3 )
  • Both the mixing of the two polymers and the subsequent spinning of the polymer mixture takes place at temperatures, depending on the matrix polymer, in the range from 220 to 320 ° C., preferably at (melting temperature of the matrix polymer + 34) + 25 / - 20 ° C. , Temperatures of 270 to 315 ° C. are preferably set for PET.
  • the molten polymer mixture is pressed through the holes in the nozzle plate.
  • the melt threads are in the subsequent cooling zone cooled below its solidification temperature by means of cooling air, so that sticking or upsetting on the following thread guide member is avoided.
  • the cooling air can be supplied from a climate system by transverse or radial blowing.
  • the spinning threads are subjected to spin preparation, drawn off at a defined speed via godet systems, then drawn, heat-set and finally wound up.
  • thread interlacing devices can be included in the process.
  • the properties of the additive polymer and the mixing technology cause the additive polymer to form spheroidal or elongated particles in the matrix polymer immediately after the polymer mixture emerges from the spinneret.
  • the best conditions were found when the mean particle size (arithmetic mean) d 50 ⁇ 400 nm and the proportion of particles> 1000 nm in a sample cross-section was less than 1%.
  • the influence of these particles by the spinning draft or the drawing could be verified analytically.
  • New investigations of the threads by the TEM method transmission electron microscopy have shown that there is a fibril-like structure.
  • the mean diameter of the fibrils was estimated at approximately 40 nm and the length / diameter ratio of the fibrils was> 50.
  • the drawing is carried out in a manner known per se in at least one stage between differently heated godet systems, preferably in two stages.
  • the stretching of the spinning thread is preferably carried out using a draw ratio DR, for which the Withdrawal speed v in m / min and the concentration c of the additive copolymer in% by weight applies:
  • DR is the product of the individual stretching ratios.
  • the winding speed is equal to the product of the spinning speed v, the draw ratio DR and the relax ratio.
  • the HMLS threads according to the invention have at least the same quality values as yarns produced analogously without polymeric additive.
  • Additive fibrils The microtome thin sections of the threads were examined by means of transmission electron microscopy and subsequent image analysis, in which the diameter of the fibrils was assessed and the length was estimated from the particle diameter determined in samples immediately after the spinneret.
  • the intrinsic viscosity was determined on a solution of 0.5 g polyester in 100 ml of a mixture of phenol and 1,2-dichlorobenzene (3: 2 parts by weight) at 25 ° C. To determine the melt viscosity (initial viscosity), the polymer was dried in vacuo to a water content of ⁇ 1000 ppm (polyester ⁇ 50 ppm). The granules were then introduced into the temperature-controlled measuring plate in a cone-plate rheometer, type UM100, Physica Meßtechnik GmbH, Stuttgart / DE, while being coated with nitrogen. The measuring cone (MK210) was positioned on the measuring plate after the sample had melted, ie after approx. 30 seconds.
  • the measuring temperature was 290 ° C. for polyethylene terephthalate and additive polymers to which polyethylene terephthalate was added, or was equal to the melting temperature of the polyester concerned plus 34.0 ° C.
  • the measuring temperature thus determined corresponds to the typical processing or spinning temperature of the respective polyester.
  • the amount of sample was chosen so that the rheometer gap was completely filled.
  • the measurement was carried out in oscillation with the frequency 2.4 Hz (corresponding to a shear rate of 15 sec "1 ) and a deformation amplitude of 0.3, and the amount of the complex viscosity was determined as a function of the measurement time.
  • the initial viscosity was then determined by linear regression converted to zero measurement time.
  • the polyester sample was first melted at 310 ° C. for 1 minute and immediately quenched to room temperature. The glass transition temperature and the melting temperature were then determined by DSC measurement (differential scanning calorimetry) at a heating rate of 10 ° C./min. Pretreatment and measurement were carried out under nitrogen blanketing.
  • the birefringence of the filament ( ⁇ n) was determined using a polarizing microscope with a tilt compensator and green filter (540 nm) using wedge cuts. The path difference between the ordinary and the extraordinary beam when linearly polarized light passed through the filament was measured. The birefringence is the quotient of the path difference and the filament diameter. In the spinning stretching process, the spun thread was removed after the take-off godet.
  • the strength properties of the fibers were determined on threads to which a twist of 50 T / m was applied, on a test length of 250 mm with a take-off speed of 200 mm / min.
  • the force which corresponds to a strain of 5% in the force-strain diagram divided by the titer, is referred to as LASE-5.
  • a polyethylene terephthalate with an intrinsic viscosity of 0.98 dl / g was used to produce the HMLS yarn.
  • Example 8 a copolymer of 78% by weight of styrene and 22% by weight of imidized maleic anhydride with a glass transition temperature of 168 ° C. was used as an additive.
  • the Polyester chips and the additive polymer were melted in a 7E extruder from Barmag, DE. The additive was dosed into the filler 1 piece of the extruder.
  • the polymer mixture was forced through static mixers at 160 bar and fed to a 40 cm 3 melt metering pump.
  • the mixture was subjected to a shear rate of 23 sec "1.
  • the product of the shear rate and the 0.8th power of the residence time in seconds was 475.
  • the spinning pump conveyed the melt, which was heated to 298 ° C., into the Lurgi Zimmer spinning system BN 110 with a round spinneret package and ring nozzle (300 holes with a diameter of 0.4 mm).
  • the melt throughput was 660 g / min at all settings. This corresponds to a titer of 1100 dtex at a winding speed of 6000 m / min.
  • the nozzle pressure was 420 bar.
  • the spun multifilament thread was cooled in a radial blowing system (outside to inside), applied with a ring oiler with spinning preparation and fed to a 1st unheated godet duo.
  • the speed of this 1st duo is by agreement equal to the spinning take-off speed. Only for sampling for the determination of birefringence was the spinning thread already after this 1.
  • the three heated duos had the following temperatures:
  • the partial relaxation ratio between Duo 4 and Duo 3 was 0.995 in all cases.
  • the other settings can be found in the table.
  • the process parameters for the spinning process were identical in all examples. Based on the specified spinning speed and a desired birefringence, the range of additive polymer concentration to be used was calculated in accordance with equation 1, the factor x, depending on the additive, being used as 1 for Examples 3 to 7 and as 2.8 for Example 8. The actual concentration was chosen within the calculated range.
  • the concentration of the additive polymer can be determined according to equation (1) according to the invention in such a way that the desired birefringence can be achieved at a given spinning speed.
  • the choice of additive concentration according to the invention does not exceed the maximum value of the desired birefringence.
  • relatively high spinning speeds can be set without this leading to a reduction in strength or to an excessive number of fiber defects leads, as is the case with the known methods disadvantageously.
  • the mean diameter of the fibrils in the threads was below 80 nm.

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Abstract

HMLS filaments consisting of a polyester, from 0.1 to 2.5% by weight of an incompatible, thermoplastic, amorphous, polymeric additive having a glass transition temperature of from 90 to 170° C. and a ratio of its melt viscosity to that of the polyester component of from 1:1 to 7:1, and from 0 to 5.0% by weight of conventional additives, where the polymeric additive is present in the filaments in the form of fibrils having a mean diameter of <=80 NM.Process for the production of these HMLS filaments by static mixing with shearing of the polyester and of the polymeric additive and, optionally, of the additives, spinning of the mixture at a spinning take-off speed of from 2500 to 4000 m/min to give spun filaments which are stretched, heat-set and wound up, where the concentration of the polymeric additive is determined as a function of the pre-specified spinning take-off speed and the desired birefringence of the spun filaments.

Description

HMLS-Fäden aus Polyester und Spinnstreckverfahren zu deren HerstellungHMLS threads made of polyester and spin stretching process for their production
Beschreibung:Description:
Die Erfindung bezieht sich auf HMLS-Fäden aus Polyester mit einer Reißfestigkeit von > 70 cN/tex, einem LÄSE 5 von > 35 cN/tex und einem Heißluftschrumpf bei 160 °C von 1,5 - 3,5 % sowie auf ein Spinnstreckverfahren zur Herstellung der HMLS-Fäden. Unter HMLS-Fäden sind hierbei multifile verstreckte Polyesterfäden mit hohem Modul und niedrigem Schrumpf (high modulus, ]_ow shrinkage) zu verstehen.The invention relates to HMLS threads made of polyester with a tensile strength of> 70 cN / tex, a LÄSE 5 of> 35 cN / tex and a hot air shrinkage at 160 ° C of 1.5-3.5% and a spin stretching process Production of the HMLS threads. HMLS threads are understood to mean multifilament stretched polyester threads with high modulus and low shrinkage (high modulus,] _ow shrinkage).
Multifile Polyethylenterephthalat-Fäden mit hohem LÄSE 5 (die spezifische Kraft, die im Kraft-Dehnungsdiagramm einer Dehnung von 5 % entspricht) und geringem Thermoschrumpf sowie Verfahren zu derenMultifilament polyethylene terephthalate filaments with high LÄSE 5 (the specific force which corresponds to an elongation of 5% in the force-elongation diagram) and low thermal shrinkage and process for their
Herstellung sind bekannt, wobei die Garne für industrielle Anwendungen, wie Reifencord, eingesetzt werden. U.a. sind solche Verfahren in den Patentschriften US 5,067,538, EP 0423 213 B, US 4,101,525, USP 5,472,781 beschrieben. In diesen Publikationen wird deutlich, daß mit zunehmender Spinnabzugsgeschwindigkeit das anwendbareManufacture is known, the yarns being used for industrial applications such as tire cord. Et al Such methods are described in the patents US 5,067,538, EP 0423 213 B, US 4,101,525, USP 5,472,781. In these publications it becomes clear that with increasing spinning take-off speed the applicable one
Streckverhältnis sinkt, die Steilheit des Kraft-Dehnungs-Diagrammes, d. h. der LÄSE 5 ansteigt, der Thermoschrumpf sinkt und die erreichbare Festigkeit abnimmt. Der Abfall des anwendbaren Streckverhältnisses ist bedingt durch den Anstieg der Orientierung im Spinnfaden und charakterisiert durch einen Anstieg der Doppelbrechung des Spinnfadens.Stretch ratio decreases, the steepness of the force-elongation diagram, d. H. the LÄSE 5 rises, the thermal shrinkage decreases and the achievable strength decreases. The decrease in the applicable stretching ratio is due to the increase in the orientation in the filament and is characterized by an increase in the birefringence of the filament.
Im US-Patent 4,491,657 werden bei 3000 m/min Spinngeschwindigkeit, im nachgeschalteten Streckprozeß nur noch Reißfestigkeiten um 62 cN/tex erreicht. Im EP 0 423 213 B zeigen Tabelle 2 und 5, daß bei in der Praxis anwendbaren Streckverhältnissen bereits bei Spinngeschwindigkeiten von 2900 m/min gerade noch eine Reißfestigkeit von 69 cN/tex erreicht wird.In US Pat. No. 4,491,657, spinning speeds of 3000 m / min are achieved, and in the subsequent stretching process only tensile strengths of around 62 cN / tex are achieved. In EP 0 423 213 B, Tables 2 and 5 show that in the Stretch ratios that can be used in practice can reach a tensile strength of 69 cN / tex even at spinning speeds of 2900 m / min.
Der Abfall des anwendbaren Streckverhältnisses mit steigender Spinngeschwindigkeit wird durch höhere Spinnviskositäten noch verstärkt, wie das US-Patent 5,067,538 zeigt. Darin ist das anwendbare Streckverhältnis bei einer Intrinsic Viskosität des Polymeren von 0,88 dl/g schon so gering, daß Endgeschwindigkeiten über 6000 m/min nicht mehr möglich sind. In der EP 0 169 415 A wird einThe drop in the applicable draw ratio with increasing spinning speed is increased by higher spinning viscosities, as shown in US Pat. No. 5,067,538. The applicable stretching ratio is already so low at an intrinsic viscosity of the polymer of 0.88 dl / g that final speeds over 6000 m / min are no longer possible. EP 0 169 415 A describes a
Polyesterspinnfaden mit einer Intrinsic-Viskosität über 0,9 dl/g beschrieben. Die für die verschiedenen Spinngeschwindigkeiten anwendbaren Streckverhältπisse sind so gering, daß erst bei sehr hohen Spinnabzugsgeschwindigkeiten von über 3500 m/min beim Spinnstrecken effiziente Endgeschwindigkeiten von über 6000 m/min möglich werden. In der EP 0 546859 A wird ein Polyesterfaden bei Spinnabzugsgeschwindigkeiten von 2500 bis 4000 m/min erzeugt. Auch hier ergeben sich durch die geringe Verstreckbarkeit, selbst bei Spinnabzugsgeschwindigkeiten von 4000 m/min, beim Hochgeschwindigkeits-Spinnstrecken Endgeschwindigkeiten von gerade 6000 m/min, wobei die Reißfestigkeit kleiner als 65 cN/tex ist.Polyester filament described with an intrinsic viscosity above 0.9 dl / g. The stretching ratios that can be used for the different spinning speeds are so low that efficient top speeds of over 6000 m / min are only possible at very high spinning take-off speeds of over 3500 m / min. In EP 0 546859 A, a polyester thread is produced at spinning take-off speeds of 2500 to 4000 m / min. Here, too, the low stretchability, even at spinning take-off speeds of 4000 m / min, gives high speeds of just 6000 m / min for high-speed spinning draws, the tensile strength being less than 65 cN / tex.
In der EP 0438421 Bl wird darüber hinaus deutlich gemacht, daß das Hochgeschwindigkeits-Spinnstrecken zu Fäden mit vielen Kapillarbrüchen führt. Deshalb wird dort eine den Streckpunkt festlegende Einrichtung eingeführt, welche das Kapillarbruchniveau solcher HMLS-Fäden im besten Fall auf 20 Defekte/10 km absenkt.In EP 0438421 B1 it is also made clear that the high-speed spinning draw leads to threads with many capillary breaks. Therefore, a device that defines the stretching point is introduced, which in the best case lowers the capillary break level of such HMLS threads to 20 defects / 10 km.
Verstreckte Garne mit Reißfestigkeiten über 70 cN/tex und geringem Thermoschrumpf, hergestellt mit Spinngeschwindigkeiten über 2500 m/min, werden auch in der EP 0526 740 B beschrieben. Diese Garne bestehen aus einem Polyesterrohstoff auf der Basis eines durch Copoly erisation modifizierten Polyethylenterephthalates. Der Einbau dieser Modifizierungskomponenten erfolgt in die Polymerkette während des Polymerbildungsprozesses, was die Flexibilität des Spinnbetriebes beeinträchtigt.Drawn yarns with tensile strengths above 70 cN / tex and low thermal shrinkage, produced at spinning speeds above 2500 m / min, are also described in EP 0526 740 B. These yarns consist of a polyester raw material based on a copolymerization modified polyethylene terephthalate. These modification components are incorporated into the polymer chain during the polymer formation process, which impairs the flexibility of the spinning operation.
Des weiteren ist aus WO 99-07927A1 bekannt, daß die Reißdehnung von bei Abzugsgeschwindigkeiten von mindestens 2500 m/min ersponnenen, vororieπtierten Polyesterfilamenten (POY) durch Zusatz von amorphen, thermoplastisch verarbeitbaren Copolymeren auf Basis von Styrol,Furthermore, it is known from WO 99-07927A1 that the elongation at break of pre-oriented polyester filaments (POY) spun at take-off speeds of at least 2500 m / min by adding amorphous, thermoplastically processable copolymers based on styrene,
Acrylsäure und/oder Maleinsäure bzw. deren Derivaten gegenüber der Reißdehnung von unter gleichen Bedingungen ersponnenen Polyesterfilamenten ohne Zusatz erhöht werden kann. Angaben zur Herstellung von HMLS-Fäden im Spinnstreckprozeß sind nicht enthalten.Acrylic acid and / or maleic acid or their derivatives can be increased without addition to the elongation at break of polyester filaments spun under the same conditions. Information on the production of HMLS threads in the spin stretching process is not included.
EP 0047 464 B betrifft ein unverstrecktes Polyester-Garn, wobei durch Zusatz von 0,2 - 10 Gew.-% eines Polymeren des Typs -€H2-CR1R2)-π, wie Poly(4-methyl-l-penten) oder Polymethylmethacrylat, eine verbesserte Produktivität durch Erhöhung der Reißdehnung des Spinnfadens bei Geschwindigkeiten zwischen 2500 - 8000 m/min erhalten wird. Notwendig ist eine feine und gleichmäßige Dispersion des Additiv-Polymers durch Mischen, wobei der Teilchendurchmesser < 1 μm zur Vermeidung von Fibrillenbildung sein muß. Maßgebend für die Wirkung soll neben der chemischen Additivstruktur, die ein Verdehnen der Additivmoleküle kaum zuläßt, die geringe Mobilität und die Kompabilität von Polyester und Additiv sein.EP 0047 464 B relates to an undrawn polyester yarn, the addition of 0.2-10% by weight of a polymer of the type - € H 2 -CR 1 R 2 ) - π , such as poly (4-methyl-l- penten) or polymethyl methacrylate, improved productivity is obtained by increasing the elongation at break of the filament at speeds between 2500-8000 m / min. A fine and uniform dispersion of the additive polymer by mixing is necessary, and the particle diameter must be <1 μm to avoid fibril formation. In addition to the chemical additive structure, which hardly allows the additive molecules to stretch, the low mobility and the compatibility of polyester and additive should be decisive for the effect.
EP 0631 638 B beschreibt Fasern aus überwiegend PET, welches 0,1 - 5 Gew.-% eines zu 50 - 90 % imidisierten Polymethacrylsäurealkylesters enthält. Die bei Geschwindigkeiten von 500 - 10 000 m/min erhaltenen und nachfolgend endverstreckten Fasern sollen einen höheren Anfangsmodul aufweisen. In den Beispielen für Industriegarne läßt sich der Einfluß auf den Modul aber nicht ohne weiteres nachvollziehen; im allgemeinen sind die erzielten Festigkeiten niedrig, was ein erheblicher Nachteil für dieses Produkt ist.EP 0631 638 B describes fibers composed predominantly of PET, which contains 0.1-5% by weight of a 50-90% imidized polymethacrylic acid alkyl ester. The fibers obtained and subsequently finally drawn at speeds of 500-10,000 m / min are said to be higher Have initial module. In the examples of industrial yarns, however, the influence on the module cannot be easily understood; in general, the strengths achieved are low, which is a considerable disadvantage for this product.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, HMLS-Fäden mit einer Reißfestigkeit > 70 cN/tex, einem LÄSE 5 > 35 cN/tex und einem Heißluftschrumpf bei 160 °C von 1,5 bis 3,5 % zur Verfügung zu stellen, sowie ein Spinnstreckverfahren zu deren Herstellung zu schaffen, bei dem Endgeschwindigkeiten von über 6000 m/min gefahren werden können, auch bei höchstviskosem Polyester, und unter Minimierung der Anzahl der Kapillarbrüche. Die gewünschten HMLS-Fäden sollten bei hohen Spinngeschwindigkeiten herzustellen sein, ohne daß eine chemische Modifizierung des Polyesterrohstoffes notwendig wird, welche die Flexibilität der Spinnanlage reduzieren würde. Außerdem sollte es möglich sein, die HMLS-Fäden maßgeschneidert für den jeweiligen Anweπdungszweck durch Einstellung der Doppelbrechung im Spinnfaden weitgehendst unabhängig von der Spinnabzugsgeschwindigkeit zu erzeugen. Dabei sollten Doppelbrechungen im Bereich von 30 10"3 bis 55 10~3 einstellbar sein.The present invention has for its object to provide HMLS threads with a tensile strength> 70 cN / tex, a LÄSE 5> 35 cN / tex and a hot air shrinkage at 160 ° C of 1.5 to 3.5%, and to create a spin-stretching process for their production, at which final speeds of over 6000 m / min can be reached, even with highly viscous polyester, and with a minimization of the number of capillary breaks. The desired HMLS threads should be able to be produced at high spinning speeds without chemical modification of the polyester raw material being necessary, which would reduce the flexibility of the spinning plant. In addition, it should be possible to produce the HMLS threads tailor-made for the respective application by setting the birefringence in the spinning thread largely independently of the spinning take-off speed. Birefringence should be adjustable in the range of 30 10 "3 to 55 10 ~ 3 .
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch HMLS-Fäden aus Polyester und ein Spinnstreckverfahren zu deren Herstellung gemäß den Angaben der Patentansprüche gelöst.The object on which the invention is based is achieved by HMLS threads made of polyester and a spin-stretching method for their production in accordance with the details of the claims.
Unter Polyester sind hierbei Poly(C2_4-alkylen)-terephthalate, welche bis zu 15 Mol-% anderen Dicarbonsäuren und oder Diole, wie z. B. Isophthalsäure, Adipinsäure, Diethylenglykol , Polyethylenglykol , 1,4-Cyclohexandimethanol , oder die jeweils anderen C2_4-Alkylenglykole, enthalten können, zu verstehen. Bevorzugt ist Polyethylenterephthalat mit einer Intrinsic Viskosität (I.V.) im Bereich von 0,8 bis 1,4 dl/g, Polypropylenterephthalat mit einer I.V. von 0,9 bis 1,6 dl/g und Polybutylenterephthalat mit einer I.V. von 0,9 bis 1,8 dl/g. Übliche Zusatzstoffe, wie Farbstoffe, Mattierungs ittel , Stabilisatoren, Antistatika, Gleitmittel, Verzweigungsmittel, können dem Polyester- oder dem Polyester-Additiv-Gemisch in Mengen von 0 bis 5,0 Gew.-% ohne Nachteil zugesetzt werden.Among polyester here are poly (C 2 _ 4 alkylene) terephthalates, which up to 15 mol% of other dicarboxylic acids and or diols, such as. B. isophthalic acid, adipic acid, diethylene glycol, polyethylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, or the other C 2 _ 4 alkylene glycols, may be understood. Polyethylene terephthalate with an intrinsic viscosity (IV) in the range from 0.8 to 1.4 dl / g is preferred, Polypropylene terephthalate with an IV of 0.9 to 1.6 dl / g and polybutylene terephthalate with an IV of 0.9 to 1.8 dl / g. Usual additives, such as dyes, matting agents, stabilizers, antistatic agents, lubricants, branching agents, can be added to the polyester or polyester additive mixture in amounts of 0 to 5.0% by weight without disadvantage.
Erfindungsgemäß wird der Polyester in der Schmelze mit einem amorphen, thermoplastisch verarbeitbaren, inkompatiblen, polymeren Additiv, das eine Glasumwandlungstemperatur von 90 bis 170 °C aufweist, versetzt, wobei das Verhältnis der Schmelzeviskosität des Additivs zur Schmelzeviskosität des Polyesters 1 : 1 bis 7 : 1 beträgt, die Mischung in einem statischen Mischer unter Scherung behandelt, wobei die Scherrate 16 bis 128 s"1 beträgt, und das Produkt aus der Scherrate und der 0,8ten Potenz der Verweilzeit in Sekunden auf einen Wert von mindestens 250 eingestellt wird, und die Mischung anschließend mit einer Spinngabzugsgeschwindigkeit v von 2500 bis 4000 m/min versponnen, verstreckt, ther obehandelt und mit > 6000 m/min aufgewickelt wird.According to the invention, an amorphous, thermoplastically processable, incompatible, polymeric additive, which has a glass transition temperature of 90 to 170 ° C., is added to the polyester in the melt, the ratio of the melt viscosity of the additive to the melt viscosity of the polyester being 1: 1 to 7: 1 , the mixture is treated in a static mixer under shear, the shear rate being 16 to 128 s "1 , and the product of the shear rate and the 0.8th power of the residence time in seconds is set to a value of at least 250, and the The mixture is then spun at a spinning draw speed v of 2500 to 4000 m / min, stretched, thermally treated and wound up at> 6000 m / min.
Die dem Polyester zuzusetzenden Additivpolymere können, sofern sie die genannten physikalischen Eigenschaften besitzen, eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen. Bevorzugt werden drei verschiedene Polymertypen, nämlichThe additive polymers to be added to the polyester, provided they have the physical properties mentioned, can have a different chemical composition. Three different types of polymer are preferred, namely
1. Ein Polymer, welches folgende Monomereinheiten enthält:1. A polymer which contains the following monomer units:
A = Acrylsäure, Methacryl säure oder CH2 = CR - C00R1, wobei R ein H-Atom oder eine CH3-Gruppe und R' ein C^^-Alkylrest oder ein C5.12-Cycloalkylrest oder ein C6.14-Arylrest ist, B = Styrol oder C,.3-alkyl substituierte Styrole,A = acrylic acid, methacrylic acid or CH 2 = CR - C00R 1 , where R is an H atom or a CH 3 group and R 'is a C ^^ - alkyl radical or a C 5 . 12 -cycloalkyl radical or a C 6 . 14 aryl radical, B = styrene or C ,. 3- alkyl substituted styrenes,
wobei das Polymer aus 60 bis 100 Gew.- A und 0 bis 40 Gew.-% B, vorzugsweise aus 83 bis 98 Gew.-% A und 2 bis 17 Gew.- B, und besonders bevorzugt aus 90 bis 98 Gew.- A und 2 bis 10 Gew.-% B (Summe = 100 Gew.-%) besteht.the polymer consisting of 60 to 100% by weight of A and 0 to 40% by weight of B, preferably of 83 to 98% by weight of A and 2 to 17% by weight of B, and particularly preferably of 90 to 98% by weight of B A and 2 to 10 wt .-% B (sum = 100 wt .-%).
2. Ein Polymer, welches folgende Monomereinheiten enthält:2. A polymer which contains the following monomer units:
C = Styrol oder C^-alkylsubstituierte Styrole,C = styrene or C ^ alkyl-substituted styrenes,
D = eines oder mehrere Monomere der Formel I, II oder IIID = one or more monomers of the formula I, II or III
R,— C=C— R, R,— C— COOH Ri— C— C=0R, - C = C - R, R, - C - COOH Ri - C - C = 0
II \n o=cN/c=o R— C— COOH R7— C— C=0II \ no = c N / c = o R - C - COOH R 7 - C - C = 0
(I) (II) (III)(I) (II) (III)
wobei Rlt R2 und R3 jeweils ein H-Atom oder ein Cι_15- Alkylrest oder ein C5_12-Cycloalkylrest oder ein C6_14- Arylrest sind,where R lt R 2 and R 3 are each an H atom or a C 15 alkyl radical or a C 5 12 cycloalkyl radical or a C 6 14 aryl radical,
wobei das Polymer aus 15 bis 100 Gew.-% C und 0 bis 85 Gew.-% D, vorzugsweise aus 50 bis 95 Gew.-% C und 5 bis 50 Gew.-% D und besonders bevorzugt aus 70 bis 85 Gew.-% C und 15 bis 30 Gew.-% D besteht, wobei die Summe aus C und D zusammen 100 % ergibt. 3. Ein Polymer, welches folgende Monomereinheiten enthält:wherein the polymer from 15 to 100 wt .-% C and 0 to 85 wt .-% D, preferably from 50 to 95 wt .-% C and 5 to 50 wt .-% D and particularly preferably from 70 to 85 wt. -% C and 15 to 30 wt .-% D, the sum of C and D together making 100%. 3. A polymer which contains the following monomer units:
E = Acryl säure, Methacryl säure oder CH2 = CR - COOR', wobei R ein H-Atom oder eine CH3-Gruppe und R' ein oder ein C5.12-Cycloalkylrest oder ein C5_14-Arylrest ist,E = acrylic acid, methacrylic acid or CH 2 = CR - COOR ', where R is an H atom or a CH 3 group and R' or a C 5 . Is 12- cycloalkyl or a C 5 _ 14 aryl radical,
F = Styrol oder C^-alkylsubstituierte Styrole,F = styrene or C 1-4 alkyl-substituted styrenes,
G eines oder mehrere Monomere der Formel I, II oder IIIG one or more monomers of the formula I, II or III
K^ — L K R— C— COOH R— C— C=0 II )θ o=c /c=o R— C— COOH R — C— C=0 }K ^ - LKR— C— COOH R— C— C = 0 II) θ o = c / c = o R— C— COOH R - C— C = 0}
I (I) (II) (III)I (I) (II) (III)
R 3R 3
wobei Rl5 R2 und R3 jeweils ein H-Atom oder ein C1-15- Alkylrest oder ein C5.12-Cycloalkylrest oder ein C5.14-where R 15 R 2 and R 3 are each an H atom or a C 1-15 alkyl radical or a C 5.12 cycloalkyl radical or a C 5 . 14 -
Arylrest sind,Aryl radical,
H = eines oder mehrerer ethyleπisch ungesättigter mit E und/oder mit F und/oder G copolymerisi erbarer Monomerer aus der Gruppe, welche aus α-Methyl styrol , Vinylacetat,H = one or more ethylenically unsaturated monomers copolymerizable with E and / or with F and / or G from the group consisting of α-methyl styrene, vinyl acetate,
Acryl säureestern, Methacryl Säureestern, die von E verschieden sind, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, halogensubstituierten Styrolen, Vinylestern, Isopropenylethern und Dienen besteht,Acrylic acid esters, methacrylic acid esters other than E, vinyl chloride, vinylidene chloride, halogen-substituted styrenes, vinyl esters, isopropenyl ethers and dienes,
wobei das Polymer aus 30 bis 99 Gew.-% E, 0 bis 50 Gew.-% F, > 0 bis 50 Gew.-% G und 0 bis 50 Gew.-% H, vorzugsweise aus 45 bis 97 Gew.-% E, 0 bis 30 Gew.-% F, 3 bis 40 Gew.-% G und 0 bis 30 Gew.-% H und besonders bevorzugt aus 60 bis 94 Gew.-% E, 0 bis 20 Gew.-% F, 6 bis 30 Gew.- G und 0 bis 20 Gew.-% H besteht, wobei die Summe aus E, F, G und H zusammen 100 % ergibt.the polymer consisting of 30 to 99% by weight E, 0 to 50% by weight F,> 0 to 50% by weight G and 0 to 50% by weight H, preferably 45 to 97% by weight E, 0 to 30% by weight F, 3 to 40% by weight G and 0 to 30% by weight H and particularly preferably consists of 60 to 94% by weight of E, 0 to 20% by weight of F, 6 to 30% by weight of G and 0 to 20% by weight of H, the sum of E, F, G and H together results in 100%.
Es handelt sich bei der Komponente H um eine optionale Komponente. Obwohl die erfindungsgemäß zu erzielenden Vorteile bereits durch Polymere, welche Komponenten aus den Gruppen E bis G aufweisen, erreicht werden können, treten die erfindungsgemäß zu erzielenden Vorteile auch auf, wenn am Aufbau des erfindungsgemäß einzusetzenden Polymeren weitere Monomere aus der Gruppe H beteiligt sind.Component H is an optional component. Although the advantages to be achieved according to the invention can already be achieved by polymers which have components from groups E to G, the advantages to be achieved according to the invention also occur if further monomers from group H are involved in the construction of the polymer to be used according to the invention.
Die Komponente H wird vorzugsweise so ausgewählt, daß sie keinen nachteiligen Effekt auf die Eigenschaften des erfindungsgemäß zu verwendenden Polymers hat. Die Komponente H kann u. a. deswegen eingesetzt werden, um die Eigenschaften des Polymeren auf erwünschte Weise zu modifizieren, beispielsweise durch Steigerungen oder Verbesserungen der Fließeigenschaften, wenn das Polymer auf die Schmelztemperatur erhitzt wird, oder zur Reduzierung einer Restfarbe im Polymer oder durch Verwendung eines polyfunktionellen Monomeren, um auf diese Art und Weise ein gewisses Maß an Vernetzung in das Polymer einzuführen. Daneben kann H auch so gewählt werden, daß eine Copoly erisation von Komponenten E bis G überhaupt erst möglich oder unterstützt wird, wie im Fall von MSA und MMA, die an sich nicht copolymerisieren, jedoch bei Zusatz einer dritten Komponente wie Styrol problemlos copolymerisieren.Component H is preferably selected so that it has no adverse effect on the properties of the polymer to be used according to the invention. Component H can u. a. can be used to modify the properties of the polymer as desired, for example by increasing or improving the flow properties when the polymer is heated to the melting temperature, or to reduce residual color in the polymer or by using a polyfunctional monomer to do so and to introduce some degree of crosslinking into the polymer. In addition, H can also be chosen so that a copolymerization of components E to G is possible or supported in the first place, as in the case of MA and MMA, which do not copolymerize per se, but copolymerize without problems when a third component such as styrene is added.
Zu den für diesen Zweck geeigneten Monomeren gehören u. a. Vinylester, Ester der Acrylsäure, beispielsweise Methyl- und Ethylacrylat, Ester der Methacryl säure, die sich von Methylmethacrylat unterscheiden, beispielsweise Butyl ethacrylat und Ethylhexylmethacrylat,Suitable monomers for this purpose include u. a. Vinyl esters, esters of acrylic acid, for example methyl and ethyl acrylate, esters of methacrylic acid which differ from methyl methacrylate, for example butyl ethacrylate and ethylhexyl methacrylate,
Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Styrol, α-Metliyl styrol und die verschiedenen halogensubstituierten Styrole, Vinyl- und Isopropenylether, Diene, wie beispielsweise 1,3-Butadien und Divinylbenzol . Die Farbverminderung des Polymeren kann beispielsweise besonders bevorzugt durch Einsatz eines elektronenreichen Monomeren, wie beispielsweise eines Vinyl ethers, Vinylacetat, Styrol oder α-Methyl styrol , erreicht werden. Besonders bevorzugt unter den Verbindungen der Komponente H sind aromatische Vinylmonomere, wie beispielsweise Styrol oder α-Methyl styrol .Vinyl chloride, vinylidene chloride, styrene, α-methyl styrene and the various halogen-substituted styrenes, vinyl and isopropenyl ether, dienes, such as 1,3-butadiene and divinylbenzene. The color reduction of the polymer can, for example, particularly preferably be achieved by using an electron-rich monomer, such as, for example, a vinyl ether, vinyl acetate, styrene or α-methyl styrene. Particularly preferred among the compounds of component H are aromatic vinyl monomers, such as styrene or α-methyl styrene.
Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Polymere ist an sich bekannt. Sie können in Substanz-, Lösungs-, Suspensions- oder Emulsionspolymerisation hergestellt werden. Hilfreiche Hinweise finden sich hinsichtlich der Substanzpolymerisation bei Houben-Weyl, Band E20, Teil 2 (1987), Seite 1145ff. Hinweise zur Lösungspolymerisation findet man eben dort auf Seite 1149ff beschrieben, während dieThe preparation of the polymers to be used according to the invention is known per se. They can be prepared in bulk, solution, suspension or emulsion polymerization. Helpful hints can be found with regard to substance polymerization in Houben-Weyl, Volume E20, Part 2 (1987), page 1145ff. Information on solution polymerization can be found on page 1149ff, while the
Emulsionspolymerisation eben dort auf Seite 1150ff ausgeführt und erläutert wird.Emulsion polymerization is carried out and explained there on page 1150ff.
Besonders bevorzugt sind im Rahmen der Erfindung Perlpolymerisate, deren Teilchengröße in einem besonders günstigen Bereich liegt.Bead polymers whose particle size is in a particularly favorable range are particularly preferred in the context of the invention.
Bevorzugt liegen die erfindungsgemäß durch beispielsweise Einmischen in die Schmelze der Faserpolymeren zu verwendenden Polymere in Form von Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 0,1 bis 1,0 mm vor. Es sind jedoch auch größere oder kleinere Perlen oder Granulate einsetzbar, wobei aber kleinere Perlen besondere Anforderungen an die Logistik, wie Fördern und Trocknen, stellen.The polymers to be used according to the invention, for example by mixing into the melt of the fiber polymers, are preferably in the form of particles with an average diameter of 0.1 to 1.0 mm. However, larger or smaller beads or granules can also be used, although smaller beads place special demands on logistics, such as conveying and drying.
Die imidisierten Polymertypen 2 und 3 können sowohl aus den Monomeren unter Verwendung eines monomeren Imids hergestellt werden als auch durch nachträgliche vollständige oder bevorzugt partielle Imidisierung eines das entsprechende Maleinsäurederivat enthaltenden Polymers. Erhalten werden diese Additivpolymere beispielsweise durch vollständige oder bevorzugt partielle Umsetzung des entsprechenden Polymers in der Schmelzphase mit Ammoniak oder einem primären Alkyl- oder Arylamin, beispielsweise Anilin (Encyclopedia of Polymer Science and Engineering Vol 16 [1989], Wiley-Verlag, Seite 78). Sämtliche erfindungsgemäßen Polymere als auch, soweit gegeben, deren nicht imidisierte Ausgangspolymere sind im Handel erhältlich oder nach einem für den Fachmann geläufigen Verfahren herstellbar.The imidized polymer types 2 and 3 can be prepared from the monomers using a monomeric imide or by subsequent complete or, preferably, partial imidization of a polymer containing the corresponding maleic acid derivative. These additive polymers are obtained, for example, by completely or preferably partially reacting the corresponding polymer in the melt phase with ammonia or a primary alkyl or arylamine, for example aniline (Encyclopedia of Polymer Science and Engineering Vol 16 [1989], Wiley-Verlag, page 78). All of the polymers according to the invention and, if given, their non-imidized starting polymers are commercially available or can be prepared by a process which is familiar to the person skilled in the art.
Die Konzentration c des polymeren Additivs in Gew.-% im Polyester wird hierbei in Funktion der vorgegebenen Abzugsgeschwindigkeit v in m/min und der gewünschten Doppelbrechung des Spinnfadens Δn gemäß nachstehender Formeln bestimmt:The concentration c of the polymeric additive in% by weight in the polyester is determined as a function of the specified take-off speed v in m / min and the desired birefringence of the filament Δn according to the following formulas:
wobeiin which
100 (Δπ0 - An) f, = 6 ' , v""° ""; . (2) Δn0 (7,2589 • 10"6 • v2 - 7,7932 • 10"2 • v + 236,0755)100 (Δπ 0 - An) f, = 6 ', v "" ° ""; , (2) Δn 0 (7.2589 • 10 "6 • v 2 - 7.7932 • 10 " 2 • v + 236.0755)
100 • (Δπ0 - Δn) f2 = (3)100 • (Δπ 0 - Δn) f 2 = (3)
Δπ0 (5,9391 • 10" 6,3763 • 10"2 • v + 193,1527)Δπ 0 (5.9391 • 10 " 6.3763 • 10 " 2 • v + 193.1527)
Δn = Doppelbrechung des erfindungsgemäßen Spinnfadens aus Polyester mit Additivzusatz,Δn = birefringence of the polyester filament according to the invention with additive added,
Δn0 = Doppelbrechung von unter gleichen Spinnbedingungen, wie erfindungsgemäß, hergestellten Spinnfäden aus Polyester ohne Additivzusatz, Δn < Δn0 x = 1 für Additiv-Polymere des Typs 1 oder 3, und x = 2,8 für Additiv-Polymere des Typs 2 (ohne Acryl Verbindung) .Δn 0 = birefringence of spun threads made of polyester without additive, produced under the same spinning conditions as those according to the invention, Δn <Δn 0 x = 1 for additive polymers of type 1 or 3, and x = 2.8 for additive polymers of type 2 (without acrylic compound).
Das Additiv-Polymer ist mit dem Polyester inkompatibel, das heißt, daß das Additiv in der Polyester-Matrix weitgehend unlöslich ist. Der Polyester und das Additiv-Polymer bilden dabei zwei Phasen, die mikroskopisch unterschieden werden können. Weiterhin muß das Copolymer eine Glasumwandlungstemperatur (bestimmt durch DSC mit 10 °C/minThe additive polymer is incompatible with the polyester, which means that the additive is largely insoluble in the polyester matrix. The polyester and the additive polymer form two phases that can be distinguished microscopically. Furthermore, the copolymer must have a glass transition temperature (determined by DSC at 10 ° C / min
Aufheizrate) von 90 bis 170 °C haben und thermoplastisch verarbeitbar sein.Heating rate) of 90 to 170 ° C and can be processed thermoplastically.
Die Schmelzeviskosität des Copolymeren ist dabei so zu wählen, daß das Verhältnis seiner auf die Meßzeit Null extrapoliertenThe melt viscosity of the copolymer should be chosen so that the ratio of its extrapolated to the measuring time is zero
Schmelzeviskosität, gemessen bei einer Oszillationsrate von 2,4 Hz und einer Temperatur, die gleich der Schmelztemperatur des Polyesters plus 34,0 °C ist (für Polyethylenterephthalat 290 °C) relativ zu derjenigen des Polyesters, gemessen unter gleichen Bedingungen, zwischen 1 : 1 und 7 : 1 liegt. D. h. die Schmelzeviskosität des Polymeren ist mindestens gleich oder bevorzugt höher als die des Polyesters. Erst durch die Wahl eines spezifischen Viskositätsverhältnisses von Additiv und Polyester wird der optimale Wirkungsgrad erreicht. Bei einem derart optimierten Viskositätsverhältnis ist eine Minimierung der Menge des Additivzusatzes möglich, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens besonders hoch wird. Überraschenderweise liegt das erfindungsgemäß als ideal ermittelte Viskositätsverhältnis für die Verwendung von Polymermischungen zur Herstellung von HMLS-Fäden oberhalb des Bereiches, welcher in der Literatur für das Vermischen zweier Polymere als günstig ausgewiesen wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik waren Polymermischungen mit hochmolekularen Additivpolymeren ausgezeichnet verspinnbar.Melt viscosity, measured at an oscillation rate of 2.4 Hz and a temperature which is equal to the melting temperature of the polyester plus 34.0 ° C (for polyethylene terephthalate 290 ° C) relative to that of the polyester, measured under the same conditions, between 1: 1 and 7: 1. That is, the melt viscosity of the polymer is at least equal to or preferably higher than that of the polyester. Optimal efficiency is only achieved by choosing a specific viscosity ratio of additive and polyester. With such an optimized viscosity ratio, it is possible to minimize the amount of additive additive, which makes the process particularly economical. Surprisingly, the viscosity ratio determined according to the invention as ideal for the use of polymer mixtures for the production of HMLS threads is above the range which is indicated in the literature as being favorable for mixing two polymers. In contrast to the prior art, polymer blends with high molecular weight additive polymers were distinguished to spin.
Bedingt durch die hohe Fließaktivierungsenergie der Additivpolymere erhöht sich das Viskositätsverhältnis nach Austritt der Polymermischung aus der Spinndüse im Bereich der Fadenbildung noch drastisch. Hierbei ist die Fließaktivierungseπergie (E) ein Maß für die Änderungsrate der Null Viskosität in Abhängigkeit von der Änderung der Meßtemperatur, wobei die Nullviskosität die auf die Scherrate 0 extrapolierte Viskosität ist. (M. Pahl et al . , Praktische Rheologie der Kunststoffe und Elastomere, VDI-Verlag, Düsseldorf (1995), Seiten 256 ff.). Durch die Wahl eines günstigen Viskositätsverhältnisses erzielt man eine besonders enge Teilchengrößenverteilung des Additivs in der Polyestermatrix und durch Kombination des Viskositätsverhältnisses mit einer Fließaktivierungsenergie von deutlich mehr als die des Polyesters (PET etwa 60 kJ/mol), d. h. von mehr als 80 kJ/mol erhält man die Fibrillenstruktur des Additivs im Spinnfaden. Die im Vergleich zum Polyester hohe Glasumwandlungstemperatur stellt eine schnelle Verfestigung dieser Fibrillenstruktur im Spinnfaden sicher. Die maximalen Teilchengrößen des Additiv-Polymers liegen dabei unmittelbar nach Austritt aus der Spinndüse bei etwa 1000 nm, während die mittlere Teilchengröße 400 nm oder weniger beträgt. Nach dem Verziehen unterhalb der Spinndüse und dem Verstrecken entstehen Fibrillen mit einem mittleren Durchmesser < 80 nm.Due to the high flow activation energy of the additive polymers, the viscosity ratio increases drastically in the area of the thread formation after the polymer mixture has emerged from the spinneret. The flow activation energy (E) is a measure of the rate of change of the zero viscosity as a function of the change in the measuring temperature, the zero viscosity being the viscosity extrapolated to the shear rate 0. (M. Pahl et al., Practical Rheology of Plastics and Elastomers, VDI-Verlag, Düsseldorf (1995), pages 256 ff.). By choosing a favorable viscosity ratio, a particularly narrow particle size distribution of the additive in the polyester matrix is achieved and by combining the viscosity ratio with a flow activation energy of significantly more than that of the polyester (PET about 60 kJ / mol), i.e. H. The fibril structure of the additive in the filament is obtained at more than 80 kJ / mol. The glass transition temperature, which is high compared to polyester, ensures that this fibril structure is quickly consolidated in the spun thread. The maximum particle sizes of the additive polymer are about 1000 nm immediately after emerging from the spinneret, while the average particle size is 400 nm or less. After warping below the spinneret and stretching, fibrils with an average diameter <80 nm are formed.
Bevorzugt liegt das Verhältnis der Schmelzeviskosität des Copolymers zu der des Polyesters unter oben genannten Bedingungen zwischen 1,5 : 1 und 5 : 1. Unter diesen Bedingungen beträgt die mittlere Teilchengröße des Additivpolymers unmittelbar nach Austritt aus der Spinndüse 120 - 300 nm, und es entstehen Fibrillen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 40 nm. Die Vermischung des Additivpolymers mit dem Matrixpolymer erfolgt durch Zugabe als Feststoff zu den Matrixpolymerchips im Extrudereinlauf mit Chipsmischer oder gravi etrischer Dosierung oder alternativ durch Aufschmelzen des Additivpolymers, Dosierung mittels Zahnradpumpe und Einspeisung in den Schmelzestrom des Matrixpolymers. Auch sogenannte Masterbatch-Techniken sind möglich, wobei das Additiv als Konzentrat in Polyesterchips, die später im festen oder geschmolzenen Zustand dem Matrix-Polyester zugesetzt werden, vorliegt. Auch der Zusatz zu einem Teil ström des Matrix-Polymers, der dann dem Hauptstrom des Matrix- Polymers zugemischt wird, ist praktikabel.The ratio of the melt viscosity of the copolymer to that of the polyester under the above-mentioned conditions is preferably between 1.5: 1 and 5: 1. Under these conditions, the average particle size of the additive polymer is 120-300 nm immediately after it emerges from the spinneret, and this results Fibrils with an average diameter of approximately 40 nm. The additive polymer is mixed with the matrix polymer by adding it as a solid to the matrix polymer chips in the extruder inlet with a chip mixer or gravimetric metering, or alternatively by melting the additive polymer, metering by means of a gear pump and feeding it into the melt stream of the matrix polymer. So-called masterbatch techniques are also possible, the additive being present as a concentrate in polyester chips which are later added to the matrix polyester in the solid or molten state. The addition to a part of the stream of the matrix polymer, which is then mixed into the main stream of the matrix polymer, is also practical.
Anschließend erfolgt die Herstellung einer homogenen Verteilung durch Mischung mittels statischer Mischer. Vorteilhafterweise wird durch spezifische Wahl des Mischers und der Dauer des Mischvorgangs eine definierte Teilchenverteilung eingestellt, bevor die Schmelzemischung durch Produktverteilungsleitungen zu den einzelnen Spinnstellen und Spinndüsen weitergeleitet wird. Mischer mit einer Scherrate von 16 bis 128 sec"1 haben sich bewährt. Dabei soll das Produkt aus Scherrate (s"1) und der 0,8ten Potenz der Verweilzeit (in sec) mindestens 250, vorzugsweise 350 bis 1250 betragen. Werte über 2500 werden im allg. vermieden, um den Druckabfall in den Rohrleitungen limitiert zu halten.A homogeneous distribution is then produced by mixing using a static mixer. Advantageously, a specific particle distribution is set by the specific choice of mixer and the duration of the mixing process before the melt mixture is passed on through product distribution lines to the individual spinning stations and spinnerets. Mixers with a shear rate of 16 to 128 sec "1 have proven successful. The product of the shear rate (s " 1 ) and the 0.8th power of the residence time (in sec) should be at least 250, preferably 350 to 1250. Values above 2500 are generally avoided in order to keep the pressure drop in the pipes limited.
Hierbei ist die Scherrate definiert durch die Scherrate im Leerrohr (s"1) mal dem Mischerfaktor, wobei der Mischerfaktor eine charakteristische Kenngröße des Mischertyps ist. Für Sulzer-SMX-Typen beispielsweise beträgt dieser Faktor etwa 7 - 8. Die Scherrate γ im Leerrohr berechnet sich gemäßHere, the shear rate is defined by the shear rate in the empty tube (s "1 ) times the mixer factor, the mixer factor being a characteristic parameter of the mixer type. For Sulzer SMX types, for example, this factor is about 7-8. The shear rate γ in the empty tube is calculated according to
4 • 10"4 • 10 "
7 = R . fin L und die Verweil zeit t (s) gemäß7 = R. fin L and the dwell time t (s) according to
V2 - ε - δ • 60 F wobeiV 2 - ε - δ • 60 F where
F = Fördermenge des Polymeren (g/min) V2 = Innenvolumen des Leerrohres (cm3) R = Leerrohrradius (mm) ε Leervolumenanteil (bei Sulzer-SMX-Typen 0,84 bis 0,88) δ = Nenndichte der Polymermischung in der Schmelze (etwa 1,2 g/cm3)F = delivery rate of the polymer (g / min) V 2 = inner volume of the empty pipe (cm 3 ) R = empty pipe radius (mm) ε empty volume fraction (for Sulzer-SMX types 0.84 to 0.88) δ = nominal density of the polymer mixture in the Melt (about 1.2 g / cm 3 )
Sowohl das Vermischen der beiden Polymere als auch das nachfolgende Verspinnen der Polymermischung erfolgt bei Temperaturen, je nach Matrix-Polymer, im Bereich von 220 bis 320 °C, bevorzugt bei (Schmelztemperatur des Matrix-Polymer + 34) + 25/- 20 °C. Für PET werden vorzugsweise Temperaturen von 270 bis 315 °C eingestellt.Both the mixing of the two polymers and the subsequent spinning of the polymer mixture takes place at temperatures, depending on the matrix polymer, in the range from 220 to 320 ° C., preferably at (melting temperature of the matrix polymer + 34) + 25 / - 20 ° C. , Temperatures of 270 to 315 ° C. are preferably set for PET.
Die Herstellung der HMLS-Fäden aus den erfindungsgemäßenThe production of the HMLS threads from the inventive
Polymermischungen durch Spinnen mit Abzugsgeschwindigkeiten von 2500 bis 4000 m/min, Verstrecken, Thermofixieren und Aufwickeln geschieht unter Verwendung an sich bekannter Spinnstreckeinrichtungen in gleicher Weise wie bei Polyester ohne Additiv. Hierbei wird das Filterpaket nach dem bekannten Stand der Technik mit Filtereinrichtungen und/oder losen Filtermedien bestückt.Polymer blends by spinning at take-off speeds of 2500 to 4000 m / min, drawing, heat setting and winding are carried out using known spin stretching devices in the same way as for polyester without an additive. Here, the filter package according to the known prior art is equipped with filter devices and / or loose filter media.
Die geschmolzene Polymermischung wird nach erfolgter Scher- und Filtrationsbehaπdlung im Düsenpaket durch die Bohrungen der Düsenplatte gepreßt. In der anschließenden Kühlzone werden die Schmelzefäden mittels Kühlluft unter ihre Erstarrungstemperatur abgekühlt, so daß ein Verkleben oder Aufstauchen an dem folgenden Fadenleitorgan vermieden wird. Die Kühlluft kann durch Quer- oder Radial anblasung aus einem Klimasystem zugeführt werden. Nach Abkühlung werden die Spinnfäden mit Spinnpräparation beaufschlagt, über Galettensyste e mit definierter Geschwindigkeit abgezogen, anschließend verstreckt, thermofixiert und schließlich aufgewickelt. Vorteilhafterweise können Fadenverwirbel ungs- einrichtungen in den Prozeß eingeschlossen werden.After the shear and filtration treatment in the nozzle pack, the molten polymer mixture is pressed through the holes in the nozzle plate. The melt threads are in the subsequent cooling zone cooled below its solidification temperature by means of cooling air, so that sticking or upsetting on the following thread guide member is avoided. The cooling air can be supplied from a climate system by transverse or radial blowing. After cooling, the spinning threads are subjected to spin preparation, drawn off at a defined speed via godet systems, then drawn, heat-set and finally wound up. Advantageously, thread interlacing devices can be included in the process.
Typisch für HMLS-Fäden aus Polyester ist es, daß sie in großenIt is typical of HMLS threads made of polyester that they are large
Direktschmelze-Spinnanlagen hergestellt werden, in denen die Schmelze über lange beheizte Produktleitungen auf die einzelnen Spinnlinien und innerhalb der Linien auf die einzelnen Spinnsysteme verteilt wird. Hierbei stellt eine Spinnlinie eine Aneinanderreihung von mindestens einer Reihe von Spinnsystemen dar und ein Spinnsystem die kleinste Spinneinheit mit einem Spinnkopf, der mindestens ein Spinndüsenpaket einschließlich Spinndüsenplatten enthält. Die Schmelze unterliegt in derartigen Systemen einer hohen thermischen Belastung bei Verweil zeiten bis zu 35 min. Die Effektivität des erfindungsgemäßen Polymeradditivs führt dabei infolge der hohen thermischen Stabilität des Additivs zu keinen nennenswerten Einschränkungen seiner Wirkung, so daß eine geringe Zugabemenge des Additives < 2,5 % und in vielen Fällen < 1,5 % trotz hoher thermischer Belastung ausreicht.Direct melt spinning systems are manufactured in which the melt is distributed over long heated product lines to the individual spinning lines and within the lines to the individual spinning systems. Here, a spinning line represents a series of at least one row of spinning systems and a spinning system is the smallest spinning unit with a spinning head that contains at least one spinneret package including spinneret plates. In such systems, the melt is subject to high thermal loads with residence times of up to 35 minutes. Due to the high thermal stability of the additive, the effectiveness of the polymer additive according to the invention does not lead to any notable restrictions in its action, so that a small amount of additive <2.5% and in many cases <1.5% is sufficient despite high thermal stress.
Die Eigenschaften des Additivpolymers und die Mischtechπik bewirken, daß das Additivpolymer unmittelbar nach Austritt der Polymermischung aus der Spinndüse kugelähnliche oder länglich verformte Teilchen im Matrixpolymer bildet. Beste Bedingungen ergaben sich, wenn die mittlere Teilchengröße (arithmetisches Mittel) d50 < 400 nm war, und der Anteil von Teilchen > 1000 nm in einem Probenquerschnitt unter 1 % lag. Die Beeinflussung dieser Teilchen durch den Spinnverzug bzw. die Verstreckung konnte analytisch nachgewiesen werden. Neue Untersuchungen der Fäden nach dem TEM-Verfahren (Transmissions-Elektronenmikroskopie) haben gezeigt, daß dort eine fibrillenartige Struktur vorliegt. Der mittlere Durchmesser der Fibrillen wurde mit ca. 40 nm und das Längen-/Durchmesserverhältnis der Fibrillen zu > 50 abgeschätzt. Diese Fibrillen bedingen eine "Mikrorauhigkeit" der Faseroberfläche, was zu einer verbesserten Cord/Gummi -Haftung führt und bei der Verwendung des Garnes z. B. als Reifencord sehr geschätzt wird. Werden diese Fibrillen nicht gebildet oder sind die Additivteilchen nach Austritt aus der Spinndüse im Durchmesser zu groß oder ist die Größenverteilung zu ungleichmäßig, was bei ungenügendem Viskositätsverhältnis der Fall ist, so geht der Wirkungseffekt verloren.The properties of the additive polymer and the mixing technology cause the additive polymer to form spheroidal or elongated particles in the matrix polymer immediately after the polymer mixture emerges from the spinneret. The best conditions were found when the mean particle size (arithmetic mean) d 50 <400 nm and the proportion of particles> 1000 nm in a sample cross-section was less than 1%. The influence of these particles by the spinning draft or the drawing could be verified analytically. New investigations of the threads by the TEM method (transmission electron microscopy) have shown that there is a fibril-like structure. The mean diameter of the fibrils was estimated at approximately 40 nm and the length / diameter ratio of the fibrils was> 50. These fibrils cause a "micro-roughness" of the fiber surface, which leads to improved cord / rubber adhesion and when using the yarn z. B. is highly valued as a tire cord. If these fibrils are not formed or if the additive particles are too large in diameter after exiting the spinneret or if the size distribution is too uneven, which is the case if the viscosity ratio is insufficient, the effect will be lost.
Ferner ist für die Wirksamkeit der Additive gemäß dieser Erfindung eine Glasumwandlungstemperatur von 90 bis 170 °C, sowie vorzugsweise eine Fließaktivierungsenergie der Additiv-Polymere von mindestens 80 kJ/mol , also eine höhere Fließaktivierungsenergie als die der Polyestermatrix erforderlich. Unter dieser Voraussetzung ist es möglich, daß die Additivfibrillen vor der Polyestermatrix erstarren und einen erheblichen Anteil der anliegenden Spinnspannung aufnehmen. Die bevorzugt anzuwendenden Additive zeichnen sich zudem durch eine hohe Thermostabi 1 itat aus. So werden in den bei großer Verweil zeit und/oder hoher Temperatur betriebenen Direktspinnanlagen dieFurthermore, a glass transition temperature of 90 to 170 ° C., and preferably a flow activation energy of the additive polymers of at least 80 kJ / mol, that is to say a flow activation energy higher than that of the polyester matrix, is required for the effectiveness of the additives according to this invention. Under this condition, it is possible for the additive fibrils to solidify in front of the polyester matrix and to absorb a significant proportion of the spinning tension present. The additives to be used with preference are also distinguished by a high thermal stability. So are in the direct spinning systems operated at large dwell time and / or high temperature
Wirksamkeitsverluste durch Additivzersetzung minimiert.Loss of effectiveness due to additive decomposition minimized.
Die Verstreckung erfolgt in an sich bekannter Weise in mindestens einer Stufe zwischen unterschiedlich beheizten Galettensystemen, vorzugsweise zweistufig. Bevorzugt erfolgt das Verstrecken des Spinnfadens unter Anwendung eines Streckverhältnisses DR, für das in Funktion der Abzugsgeschwindigkeit v in m/min und der Konzentration c des Additiv- Copolymers in Gew.-% gilt:The drawing is carried out in a manner known per se in at least one stage between differently heated godet systems, preferably in two stages. The stretching of the spinning thread is preferably carried out using a draw ratio DR, for which the Withdrawal speed v in m / min and the concentration c of the additive copolymer in% by weight applies:
f3 < DR < f4 (4)f 3 <DR <f 4 (4)
wobeiin which
-4 ι-4 f\ = -5 10 1,6 10 v c/x + 0,98 c/x + 3,55 (5)-4 ι-4 f \ = -5 10 1.6 10 v c / x + 0.98 c / x + 3.55 (5)
f4 = -5 10"4 • v - 2,4 10"" v c/x + 1,46 c/x + 3,55 (6)f 4 = -5 10 "4 • v - 2.4 10 " " v c / x + 1.46 c / x + 3.55 (6)
Bei mehrstufiger Verstreckung ist DR das Produkt aus den Einzel- Streckverhältnissen. Die Aufwickelgeschwindigkeit ist gleich dem Produkt aus Spinngeschwindigkeit v, dem Streckverhältnis DR und dem Relaxverhältnis.With multi-stage stretching, DR is the product of the individual stretching ratios. The winding speed is equal to the product of the spinning speed v, the draw ratio DR and the relax ratio.
Die erfindungsgemäßen HMLS-Fäden besitzen zumindest die gleichen Qualitätswerte, wie analog hergestellte Garne ohne polymeres Additiv.The HMLS threads according to the invention have at least the same quality values as yarns produced analogously without polymeric additive.
Die in den nachfolgenden Beispielen und im vorstehenden Text angegebenen Eigenschaftswerte wurden, wie folgt, ermittelt:The property values given in the examples below and in the text above were determined as follows:
Additivfibrillen: Die Untersuchung der Mikrotom-Dünnschnitte der Fäden erfolgte mittels Transmissions-Elektronenmikroskopie und anschließender bildanalytischer Auswertung, wobei der Durchmesser der Fibrillen bewertet wurde, und die Länge aus dem in Proben unmittelbar nach der Spinndüse ermittelten Teilchendurchmesser abgeschätzt wurde.Additive fibrils: The microtome thin sections of the threads were examined by means of transmission electron microscopy and subsequent image analysis, in which the diameter of the fibrils was assessed and the length was estimated from the particle diameter determined in samples immediately after the spinneret.
Die Intrinsic Viskosität wurde an einer Lösung von 0,5 g Polyester in 100 ml eines Gemisches aus Phenol und 1,2-Dichlorbenzol (3 : 2 Gew. -Teile) bei 25 °C bestimmt. Zur Bestimmung der Schmelzeviskosität (Anfangsviskosität) wurde das Polymer im Vakuum auf einen Wassergehalt < 1000 ppm (Polyester < 50 ppm) getrocknet. Anschließend wurde das Granulat in einem Kegel- Platte-Rheometer, Typ UM100, Physica Meßtechnik GmbH, Stuttgart/DE, unter Beschl eierung mit Stickstoff auf die temperierte Meßplatte eingebracht. Dabei wurde der Meßkegel (MK210) nach dem Aufschmelzen der Probe, d. h. nach ca. 30 Sekunden, auf der Meßplatte positioniert. Die Messung wurde nach einer weiteren Aufheizperiode von 60 Sekunden gestartet (Meßzeit = 0 Sekunden). Die Meßtemperatur betrug 290 °C für Polyethylenterephthalat und Additiv-Polymere, welche Polyethylenterephthalat zugesetzt werden, bzw. war gleich der Schmelztemperatur des betroffenen Polyesters plus 34,0 °C. Die so festgelegte Meßtemperatur entspricht der typischen Verarbeitungs- oder Spinntemperatur des jeweiligen Polyesters. Die Probenmenge wurde so gewählt, daß der Rheometerspalt vollständig ausgefüllt war. Die Messung wurde in Oszillation mit der Frequenz 2,4 Hz (entsprechend einer Scherrate von 15 sec"1) und einer Deformations-Amplitude von 0,3 durchgeführt, und der Betrag der komplexen Viskosität als Funktion der Meßzeit bestimmt. Danach wurde die Anfangsviskosität durch lineare Regression auf die Meßzeit Null umgerechnet.The intrinsic viscosity was determined on a solution of 0.5 g polyester in 100 ml of a mixture of phenol and 1,2-dichlorobenzene (3: 2 parts by weight) at 25 ° C. To determine the melt viscosity (initial viscosity), the polymer was dried in vacuo to a water content of <1000 ppm (polyester <50 ppm). The granules were then introduced into the temperature-controlled measuring plate in a cone-plate rheometer, type UM100, Physica Meßtechnik GmbH, Stuttgart / DE, while being coated with nitrogen. The measuring cone (MK210) was positioned on the measuring plate after the sample had melted, ie after approx. 30 seconds. The measurement was started after a further heating-up period of 60 seconds (measuring time = 0 seconds). The measuring temperature was 290 ° C. for polyethylene terephthalate and additive polymers to which polyethylene terephthalate was added, or was equal to the melting temperature of the polyester concerned plus 34.0 ° C. The measuring temperature thus determined corresponds to the typical processing or spinning temperature of the respective polyester. The amount of sample was chosen so that the rheometer gap was completely filled. The measurement was carried out in oscillation with the frequency 2.4 Hz (corresponding to a shear rate of 15 sec "1 ) and a deformation amplitude of 0.3, and the amount of the complex viscosity was determined as a function of the measurement time. The initial viscosity was then determined by linear regression converted to zero measurement time.
Für die Bestimmung der Glasumwandlungstemperatur und der Schmelztemperatur des Polyesters wurde die Polyesterprobe zunächst bei 310 °C während 1 min aufgeschmolzen und unmittelbar danach auf Raumtemperatur abgeschreckt. Anschließend wurden die Glasumwandlungstemperatur und die Schmelztemperatur durch DSC-Messung (Differential Scanning Calori etrie) bei einer Aufheizrate von 10 °C/miπ bestimmt. Vorbehandlung und Messung erfolgten unter Stickstoffbeschleierung. Die Doppelbrechung des Spinnfadens (Δn) wurde mittels Polarisationsmikroskop mit Kippkompensator und Grünfilter (540 nm) unter Verwendung von Keilschnitten bestimmt. Gemessen wurde der Gangunterschied zwischen ordentlichem und außerordentlichem Strahl bei Durchtritt von linear polarisiertem Licht durch die Fila ente. Die Doppelbrechung ist der Quotient aus dem Gangunterschied und dem Filament-Durchmesser. Beim Spinnstreckprozeß wurde der Spinnfaden nach der Abzugsgalette entnommen.To determine the glass transition temperature and the melting temperature of the polyester, the polyester sample was first melted at 310 ° C. for 1 minute and immediately quenched to room temperature. The glass transition temperature and the melting temperature were then determined by DSC measurement (differential scanning calorimetry) at a heating rate of 10 ° C./min. Pretreatment and measurement were carried out under nitrogen blanketing. The birefringence of the filament (Δn) was determined using a polarizing microscope with a tilt compensator and green filter (540 nm) using wedge cuts. The path difference between the ordinary and the extraordinary beam when linearly polarized light passed through the filament was measured. The birefringence is the quotient of the path difference and the filament diameter. In the spinning stretching process, the spun thread was removed after the take-off godet.
Die Bestimmung der Festigkeitseigenschaften der Fasern erfolgte an Fäden, denen ein Drall von 50 T/m aufgebracht wurde, an einer Prüflänge von 250 mm mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 200 mm/min. Hierbei wird die Kraft, die im Kraft-Dehnungdiagramm einer Dehnung von 5 % entspricht, dividiert durch den Titer, als LASE-5 bezeichnet.The strength properties of the fibers were determined on threads to which a twist of 50 T / m was applied, on a test length of 250 mm with a take-off speed of 200 mm / min. The force, which corresponds to a strain of 5% in the force-strain diagram divided by the titer, is referred to as LASE-5.
Der Heißluftschrumpf wurde mit dem Shrinkage-Tester der Firma Testrite/USA bei 160 °C, einer Vorspannkraft von 0,05 cN/dtex und einer Behandluπgsdauer von 2 min ermittelt.The hot air shrinkage was determined with the shrinkage tester from Testrite / USA at 160 ° C., a pretensioning force of 0.05 cN / dtex and a treatment time of 2 min.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert:The invention is explained in more detail below with the aid of examples:
Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und Beispiele 4 bis 8:Comparative Examples 1 to 3 and Examples 4 to 8:
Zur Herstellung des HMLS-Garnes wurde ein Polyethylenterephthalat mit einer Intrinsic-Viskosität von 0,98 dl/g eingesetzt. Als Additiv wurde für die Beispiele 4 bis 7 ein Copolymer aus 90 Gew.-% Methylmethacrylat und 10 Gew.-% Styrol gewählt, welches eine Glasumwandlungstemperatur von 118,7 °C aufwies. Im Beispiel 8 wurde ein Copolymer aus 78 Gew.-% Styrol, und 22 Gew.-% imidisierte Maleinsäureanhydrid mit einer Glasumwandlungstemperatur von 168 °C als Additiv verwendet. Die Polyesterchips und das Additiv-Polymer wurden in einem 7E-Extruder der Firma Barmag, DE, aufgeschmolzen. Das Additiv wurde in das Einfül 1 stück des Extruders dosiert. Verwendet wurde dazu das Dosiersystem, Typ KCLKQX2, der Firma K-Tron Soda, DE, mit gravi etrisch arbeitender Dosierregelung. Die im Extruder geschmolzene und vorgemischteA polyethylene terephthalate with an intrinsic viscosity of 0.98 dl / g was used to produce the HMLS yarn. A copolymer of 90% by weight of methyl methacrylate and 10% by weight of styrene, which had a glass transition temperature of 118.7 ° C., was chosen as the additive for Examples 4 to 7. In Example 8, a copolymer of 78% by weight of styrene and 22% by weight of imidized maleic anhydride with a glass transition temperature of 168 ° C. was used as an additive. The Polyester chips and the additive polymer were melted in a 7E extruder from Barmag, DE. The additive was dosed into the filler 1 piece of the extruder. The dosing system, type KCLKQX2, from K-Tron Soda, DE, was used for this with a gravitationally operating dosing control. The one melted and premixed in the extruder
Polymermischung wurde mit 160 bar durch statische Mischer gedrückt und einer 40-cm3-Schmelzedosierpumpe zugeführt. Die Mischung wurde dabei einer Scherrate von 23 sec"1 unterworfen. Das Produkt aus Scherrate und der 0,8ten Potenz der Verweilzeit in Sekunden betrug 475. Die Spinnpumpe förderte die auf 298 °C temperierte Schmelze in das Lurgi Zimmer Spinnsystem BN 110 mit rundem Spinndüsenpaket und Ringdüse (300 Löcher mit 0,4 mm Durchmesser). Der Schmelzedurchsatz betrug bei allen Einstellungen 660 g/min. Das entspricht einem Titer von 1100 dtex bei 6000 m/min Aufspul geschwindigkeit. Der Düsendruck betrug 420 bar. Der ersponnene multifile Faden wurde in einem Radialanblassystem (außen nach innen) abgekühlt, mittels eines Ringölers mit Spinnpräparation beaufschlagt und einem 1. unbeheizten Galettenduo zugeführt. Die Geschwindigkeit dieses 1. Duos ist vereinbarungsgemäß gleich der Spinnabzugsgeschwindigkeit. Nur zur Probenahme für die Bestimmung der Doppelbrechung wurde der Spinnfaden bereits nach diesem 1. Duo einem Aufspul aggregat zugeführt. Zur Herstellung des HMLS-Fadens wurde der Faden nach dem 1. Duo über 3 weitere nun beheizte Galettenduos geführt und schließlich aufgespult. Zwischen dem 1. und dem 3. Duo erfolgte die Verstreckung, auf dem 3. Duo die Thermofixierung und zwischen dem 3. Duo und dem Spuler die Relaxation. Die drei beheizten Duos hatten folgende Temperaturen:The polymer mixture was forced through static mixers at 160 bar and fed to a 40 cm 3 melt metering pump. The mixture was subjected to a shear rate of 23 sec "1. The product of the shear rate and the 0.8th power of the residence time in seconds was 475. The spinning pump conveyed the melt, which was heated to 298 ° C., into the Lurgi Zimmer spinning system BN 110 with a round spinneret package and ring nozzle (300 holes with a diameter of 0.4 mm). The melt throughput was 660 g / min at all settings. This corresponds to a titer of 1100 dtex at a winding speed of 6000 m / min. The nozzle pressure was 420 bar. The spun multifilament thread was cooled in a radial blowing system (outside to inside), applied with a ring oiler with spinning preparation and fed to a 1st unheated godet duo. The speed of this 1st duo is by agreement equal to the spinning take-off speed. Only for sampling for the determination of birefringence was the spinning thread already after this 1. Duo fed to a take-up unit. To produce the HMLS thread, de r After the first duo, the thread is guided over 3 further heated godet duos and finally wound up. Stretching took place between the 1st and 3rd duo, heat-setting on the 3rd duo and between the 3. Duo and the winder the relaxation. The three heated duos had the following temperatures:
Duo 2: 85 °CDuo 2: 85 ° C
Duo 3: 240 °CDuo 3: 240 ° C
Duo 4: 150 °CDuo 4: 150 ° C
Das Teilrelaxverhältnis zwischen Duo 4 und Duo 3 war in allen Fällen 0,995. Die anderen Einstellungen sind der Tabelle zu entnehmen. Die Verfahrensparameter für den Spinnprozeß waren bei allen Beispielen identisch. Ausgehend von der vorgegebenen Spinngeschwindigkeit und einer gewünschten Doppelbrechung wurde der anzuwendende Bereich der Additiv-Polymerkonzentration gemäß Gleichung 1 errechnet, wobei der Faktor x additivspezifisch gleich 1 für die Beispiele 3 bis 7 und gleich 2,8 für Beispiel 8 eingesetzt wurde. Die tatsächliche Konzentration wurde innerhalb des berechneten Bereiches gewählt.The partial relaxation ratio between Duo 4 and Duo 3 was 0.995 in all cases. The other settings can be found in the table. The process parameters for the spinning process were identical in all examples. Based on the specified spinning speed and a desired birefringence, the range of additive polymer concentration to be used was calculated in accordance with equation 1, the factor x, depending on the additive, being used as 1 for Examples 3 to 7 and as 2.8 for Example 8. The actual concentration was chosen within the calculated range.
Der jeweilige bevorzugte Bereich für das Verstreckverhältnis wurde nach Gleichung 4 berechnet und das tatsächliche Streckverhältnis innerhalb des berechneten Bereiches gewählt. Die Verstreckung der Spinnfäden konnte in allen erfindungsgemäßen Beispielen erfolgreich durchgeführt werden. Kapillarbrüche wurden nur selten beobachtet. Die einzelnen Werte sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt.The respective preferred range for the draw ratio was calculated according to equation 4 and the actual draw ratio within the calculated range was selected. The drawing of the filaments could be carried out successfully in all examples according to the invention. Capillary breaks have rarely been observed. The individual values are summarized in the table below.
Die Beispiele machen deutlich, daß die Konzentration des Additiv-Polymers nach der erfindungsgemäßen Gleichung (1) so bestimmt werden kann, daß bei vorgegebener Spinngeschwindigkeit die gewünschte Doppelbrechung realisiert werden kann. Insbesondere wird durch die erfindungsgemäße Wahl der Additiv-Konzentration der Maximalwert der gewünschten Doppelbrechung nicht überschritten. Dadurch können relativ hohe Spinngeschwindigkeiten eingestellt werden, ohne daß dies zu einer Verringerung der Festigkeit oder zu übermäßig vielen Faserdefekten führt, wie dies bei den bekannten Verfahren in nachteiliger Weise der Fall ist.The examples make it clear that the concentration of the additive polymer can be determined according to equation (1) according to the invention in such a way that the desired birefringence can be achieved at a given spinning speed. In particular, the choice of additive concentration according to the invention does not exceed the maximum value of the desired birefringence. As a result, relatively high spinning speeds can be set without this leading to a reduction in strength or to an excessive number of fiber defects leads, as is the case with the known methods disadvantageously.
Bei allen erfindungsgemäßen Beispielen lag der mittlere Durchmesser der Fibrillen in den Fäden unter 80 nm. In all of the examples according to the invention, the mean diameter of the fibrils in the threads was below 80 nm.
Tabelle:Table:

Claims

Patentansprüche claims
1. HMLS-Fäden aus Polyester mit einer Reißfestigkeit von > 70 cN/tex, einem LÄSE 5 von > 35 cN/tex und einem Heißluftschrumpf bei 160 °C von 1,5 - 3,5 %, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus1. HMLS threads made of polyester with a tensile strength of> 70 cN / tex, a LÄSE 5 of> 35 cN / tex and a hot air shrinkage at 160 ° C of 1.5 - 3.5%, characterized in that they are made of
) einem Polyester, welcher mindestens 85 Mol-% Poly(C2.4-al ylen)terephthalat enthält,) a polyester which contains at least 85 mol% poly (C 2, 4- alylene) terephthalate,
ß) 0,1 bis 2,5 Gew.-% eines inkompatiblen, thermoplastisch verarbeitbaren, amorphen, polymeren Additivs, welches eine Glasumwandlungstemperatur im Bereich von 90 bis 170 °C aufweist, undβ) 0.1 to 2.5% by weight of an incompatible, thermoplastically processable, amorphous, polymeric additive, which has a glass transition temperature in the range from 90 to 170 ° C., and
γ) 0 bis 5,0 Gew.-% üblicher Zusatzstoffe,γ) 0 to 5.0% by weight of conventional additives,
bestehen, wobei die Summe aus α) , ß) und γ) gleich 100 % ist, das Verhältnis der Schmelzeviskosität des polymeren Additivs ß) zur Schmelzeviskosität des Polyesters α) 1:1 bis 7:1 beträgt, und das polymere Additiv ß) in den HMLS-Fäden in Form von in dem Polyester α) verteilten Fibrillen mit einem mittleren Durchmesser von < 80 nm vorliegt.exist, the sum of α), ß) and γ) being 100%, the ratio of the melt viscosity of the polymeric additive ß) to the melt viscosity of the polyester α) is 1: 1 to 7: 1, and the polymeric additive ß) in the HMLS threads are in the form of fibrils with an average diameter of <80 nm distributed in the polyester α).
2. HMLS-Fäden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Schmelzeviskositäten 1,5:1 bis 5:1 beträgt.2. HMLS threads according to claim 1, characterized in that the ratio of the melt viscosities is 1.5: 1 to 5: 1.
3. HMLS-Fäden, nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Additiv ß) ein Polymer ist, welches folgende Monomereinheiten enthält: A = Acryl säure, Methacryl säure oder CH2 = CR - COOR1, wobei R ein H-Atom oder eine CH3-Gruppe und R' ein C^^-Alkylrest oder ein C5_12-Cycloalkylrest oder ein C5.14-Alkylrest ist,3. HMLS threads, according to claims 1 or 2, characterized in that the polymeric additive β) is a polymer which contains the following monomer units: A = acrylic acid, methacrylic acid or CH 2 = CR - COOR 1 , where R is an H atom or a CH 3 group and R 'is a C ^^ - alkyl radical or a C 5 _ 12 cycloalkyl radical or a C 5 . 14 -alkyl radical,
B Styrol oder C^-alkylsubstituierte Styrole,B styrene or C 1-4 alkyl-substituted styrenes,
wobei das Polymer aus 60 bis 100 Gew.-% A und 0 bis 40 Gew.-% B, (Summe = 100 Gew.-%) besteht.wherein the polymer consists of 60 to 100 wt .-% A and 0 to 40 wt .-% B, (sum = 100 wt .-%).
4. HMLS-Fäden nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das4. HMLS threads according to claim 3, characterized in that the
Polymer aus 83 bis 98 Gew.-% A und 2 bis 17 Gew.-% B (Summe = 100 Gew.- ) besteht.Polymer consists of 83 to 98% by weight of A and 2 to 17% by weight of B (total = 100% by weight).
5. HMLS-Fäden nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer aus 90 bis 98 Gew.-% A und 2 bis 10 Gew.-% B (Summe =5. HMLS threads according to claim 3 or 4, characterized in that the polymer from 90 to 98 wt .-% A and 2 to 10 wt .-% B (sum =
100 Gew.-%) besteht.100% by weight).
6. HMLS-Fäden nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Additiv ß) ein Polymer ist, welches folgende Monomereinheiten enthält:6. HMLS threads according to claims 1 or 2, characterized in that the polymeric additive β) is a polymer which contains the following monomer units:
C = Styrol oder C^-alky substituierte Styrole,C = styrene or C ^ -alkyl substituted styrenes,
D = eines oder mehrere Monomere der Formel I, II oder IIID = one or more monomers of the formula I, II or III
R— C=C— R2 R— C— COOH Rf— C— C=0R - C = C - R 2 R - C - COOH Rf - C - C = 0
1 1 II II )o o = cχ 7c=o R— C— COOH R— C— C=01 1 II II) oo = c χ 7 c = o R— C— COOH R— C— C = 0
NN
1 (i) (II) (III)1 (i) (II) (III)
R3 wobei R_, R2 und R3 jeweils ein H-Atom oder ein C^^-Alkylrest oder ein C5.12-Cycloalkylrest oder ein C6-14-Arylrest sind, und wobei das Polymer aus 15 bis 100 Gew.-% C und 0 bis 85 Gew.-% D besteht, wobei die Summe aus C und D zusammen 100 % ergibt.R 3 where R_, R 2 and R 3 are each an H atom or a C ^^ - alkyl radical or a C 5 . 12 -cycloalkyl radical or a C 6-14 aryl radical, and wherein the polymer consists of 15 to 100% by weight of C and 0 to 85% by weight of D, the sum of C and D together making 100%.
7. HMLS-Fäden nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer aus 50 bis 95 Gew.- C und 5 bis 50 Gew.-% D besteht, wobei die Summe aus C und D zusammen 100 % ergibt.7. HMLS threads according to claim 6, characterized in that the polymer consists of 50 to 95% by weight of C and 5 to 50% by weight of D, the sum of C and D totaling 100%.
8. HMLS-Fäden nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer aus 70 bis 85 Gew.-% C und 30 bis 15 Gew.-% D besteht, wobei die Summe aus C und D zusammen 100 % ergibt.8. HMLS threads according to claims 6 or 7, characterized in that the polymer consists of 70 to 85 wt .-% C and 30 to 15 wt .-% D, the sum of C and D together making 100%.
9. HMLS-Fäden nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Additiv ß) ein Polymer ist, welches folgende Monomereinheiten enthält:9. HMLS threads according to claims 1 or 2, characterized in that the polymeric additive β) is a polymer which contains the following monomer units:
E = Acrylsäure, Methacryl säure oder CH2 = CR - COOR', wobei R ein H-Atom oder eine CH3-Gruppe und R' ein C^^-Alkylrest oder ein C5-12-Cycloalkyl rest oder ein C6.14-Arylrest ist,E = acrylic acid, methacrylic acid or CH 2 = CR - COOR ', where R is an H atom or a CH 3 group and R' is a C ^^ alkyl radical or a C 5-12 cycloalkyl radical or a C 6 . 14 aryl radical,
F = Styrol oder C1_3-al kyl substituierte Styrole,F = styrene or C 1 _ 3 -alkyl substituted styrenes,
G = eines oder mehrere Monomere der Formel I, II oder IIIG = one or more monomers of the formula I, II or III
R—C=C—R2 R—C—COOH R—C—C=0R-C = C-R 2 R-C-COOH R-C-C = 0
I I II II )oI I II II) o
0=C /C=0 R—C—COOH R —C—C=0 N I (I) (II) (III)0 = C / C = 0 R — C — COOH R —C — C = 0 NI (I) (II) (III)
R3 wobei Rls R2 und R3 jeweils ein H-Atom oder ein C^s- Alkylrest oder ein C5.12-Cycloalkylrest oder ein C6.14- Arylrest sind,R 3 wherein R ls R 2 and R 3 are each an H atom or a C ^ s alkyl radical or a C. 5 12 -cycloalkyl radical or a C 6 . 14 - aryl radical,
H eines oder mehrerer ethylenisch ungesättigter mit E und/oder mit F und/oder G copolymerisierbarer Monomerer aus der Gruppe, welche aus α-Methyl styrol , Vinylacetat, Acrylsäureestern, Methacryl Säureestern, die von E verschieden sind, Vinyl chlorid, Vinyl idenchlorid, halogensubstituierteπ Styrolen, Vinylethern,H one or more ethylenically unsaturated with E and / or with F and / or G copolymerizable monomers from the group consisting of α-methyl styrene, vinyl acetate, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, which are different from E, vinyl chloride, vinyl idene chloride, halogen-substituted Styrenes, vinyl ethers,
Isopropenylethern und Dienen besteht,Isopropenyl ethers and dienes,
wobei das Polymer aus 30 bis 99 Gew.-% E, 0 bis 50 Gew.-% F, > 0 bis 50 Gew.-% G und 0 bis 50 Gew.-% H besteht, wobei die Summe aus E, F, G und H zusammen 100 % ergibt.wherein the polymer consists of 30 to 99% by weight of E, 0 to 50% by weight of F,> 0 to 50% by weight of G and 0 to 50% by weight of H, the sum of E, F, G and H together make 100%.
10. HMLS-Fäden nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer aus 45 bis 97 Gew.-% E, 0 bis 30 Gew.-% F, 3 bis 40 Gew.-% G und 0 bis 30 Gew.-% H besteht, wobei die Summe aus E, F, G und H zusammen 100 % ergibt.10. HMLS threads according to claim 9, characterized in that the polymer from 45 to 97 wt .-% E, 0 to 30 wt .-% F, 3 to 40 wt .-% G and 0 to 30 wt .-% H exists, the sum of E, F, G and H together making 100%.
11. HMLS-Fäden nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer aus 60 bis 94 Gew.-% E, 0 bis 20 Gew.-% F, 6 bis11. HMLS threads according to claim 9 or 10, characterized in that the polymer from 60 to 94 wt .-% E, 0 to 20 wt .-% F, 6 to
30 Gew.-% G und 0 bis 20 Gew.-% H besteht, wobei die Summe aus E, F, G und H zusammen 100 % ergibt.30 wt .-% G and 0 to 20 wt .-% H, the sum of E, F, G and H together making 100%.
12. Spinnstreck-Verfahren zur Herstellung der HMLS-Fäden gemäß einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß a) ein Polyester α) , welcher mindestens 85 Mol-% Poly(C2-4-alkylen)terephthalat enthält, und12. Spin-stretching process for producing the HMLS threads according to one of claims 1-11, characterized in that a) a polyester α) which contains at least 85 mol% poly (C 2-4 alkylene) terephthalate, and
ein inkompatibles, thermoplastisch verarbeitbares, amorphes poly eres Additiv ß), welches eine Glasumwandlungstemperatur im Bereich von 90 bis 170 °C aufweist, wobei das Verhältnis der Schmelzeviskosität des polymeren Additivs ß) zur Schmelzeviskosität der Polyesterkomponente α) 1:1 bis 7:1 beträgt,an incompatible, thermoplastically processable, amorphous polymeric additive β) which has a glass transition temperature in the range from 90 to 170 ° C., the ratio of the melt viscosity of the polymeric additive β) to the melt viscosity of the polyester component α) being 1: 1 to 7: 1 .
wobei diese 0 bis 5,0 Gew.-% üblicher Zusatzstoffe γ) enthalten können,where these can contain 0 to 5.0% by weight of conventional additives γ),
im geschmolzenen Zustand in einem statischen Mischer unter Scherung vermischt werden, wobei die Scherrate 16 bis 128 sec"1 beträgt, und das Produkt aus Scherrate und der 0,8ten Potenz der Verweil zeit in Sekunden im Mischer auf einen Wert von mindestens 250 eingestellt wird;are mixed in the molten state in a static mixer under shear, the shear rate being 16 to 128 sec "1 , and the product of the shear rate and the 0.8th power of the residence time in seconds in the mixer is set to a value of at least 250;
b) die Schmelze-Mischung aus Stufe a) zu Spinnfäden versponnen wird, wobei die Spinnabzugsgeschwindigkeit 2500 bis 4000 m/min beträgt; undb) the melt mixture from stage a) is spun into filaments, the spinning take-off speed being 2500 to 4000 m / min; and
c) die Spinnfäden aus Stufe b) präpariert, verstreckt, thermofixiert und aufgewickelt werden,c) the filaments from stage b) are prepared, drawn, heat-set and wound up,
wobei die Konzentration c des polymeren Additivs ß in Gew.-% imthe concentration c of the polymeric additive β in% by weight in
Polyester als Funktion der vorgegebenen Abzugsgeschwindigkeit v in m/min und der gewünschten Doppelbrechung Δn der Spinnfäden gemäß nachstehender Formeln bestimmt wird: f: < c < X (1) wobeiPolyester is determined as a function of the specified take-off speed v in m / min and the desired birefringence Δn of the filaments according to the formulas below: f : <c <X (1) where
(2) (2)
100 • (ΔnQ - Δπ) = Δ .n-0 (5,9391 • 10".0 s • v2 - : 6,3^763 • 10, • v + 193,1527) ( ) 100 • (Δn Q - Δπ) = Δ .n- 0 (5.9391 • 10 " . 0 s • v 2 -: 6.3 ^ 763 • 10, • v + 193.1527) ()
wobei Δn < Δn0 where Δn <Δn 0
Δn = Doppelbrechung des erfindungsgemäßen Spinnfadens aus Polyester mit Additivzusatz,Δn = birefringence of the polyester filament according to the invention with additive added,
Δn0 = Doppelbrechung von mit gleichen Spinnbedingungen, wie erfindungsgemäß hergestellter Spinnfaden aus Polyester ohne Additivzusatz,Δn 0 = birefringence with the same spinning conditions as the spun thread made from polyester according to the invention without the addition of additives,
x = 1 für Additiv-Polymere des Typs 1 oder 3,x = 1 for additive polymers of type 1 or 3,
x = 2,8 für Additiv-Polymere des Typs 2 (ohne Acryl Verbindung) .x = 2.8 for additive polymers of type 2 (without acrylic compound).
13. Spinnstreckverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe c) das Streckverhältnis DR als Funktion der Spinngeschwindigkeit v in m/min und der Konzentration c des Additivs in Gew.-% gemäß nachstehender Formeln bestimmt wird:13. Spin-drawing process according to claim 12, characterized in that in step c) the draw ratio DR as a function of Spinning speed v in m / min and the concentration c of the additive in% by weight is determined according to the following formulas:
f, < DR < f4 (4)f, <DR <f 4 (4)
f, = -5 10" 1,6 10"4 • v c/x + 0,98 c/x + 3,55 (5)f, = -5 10 " 1.6 10 " 4 • v c / x + 0.98 c / x + 3.55 (5)
f4 = -5 10"4 • v - 2,4 10"4 • v c/x + 1,46 c/x + 3,55 (6)f 4 = -5 10 "4 • v - 2.4 10 " 4 • v c / x + 1.46 c / x + 3.55 (6)
14. Spinnstreckverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe c) die Aufwickelgeschwindigkeit gleich dem Produkt aus Spinngeschwindigkeit v, dem Streckverhältnis DR und dem Relaxverhältnis ist. 14. Spin-stretching method according to claim 13, characterized in that in stage c) the winding speed is equal to the product of the spinning speed v, the stretching ratio DR and the relaxation ratio.
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