DE19915683A1 - Polyester fibers and filaments and process for their manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Polyesterfasern und -filamente, welche im geringen Umfang weitere Zusatzmittel aufweisen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The present invention relates to polyester fibers and filaments, which in have small amounts of other additives and a process for their preparation.
Es ist bekannt, dass sich Fasern bzw. Filamente, welche kleine Mengen an Zusatzstoffen enthalten, je nach Zusammensetzung der Mischung über Schmelzspinnen verarbeiten lassen und teilweise bei gleicher Abzugsgeschwindigkeit einen Anstieg in der Reissdehnung im unverstreckten Garn hervorbringen können. So werden zum Beispiel in EP 0 041 327 B1 Mischungen aus Polyester mit flüssigkristallinen Substanzen (LC-Polymere) beschrieben. Derartige flüssigkristalline Beimischungen sind jedoch teuer und bringen Probleme in der Verspinnung mit sich. Darüber hinaus sind Unregelmässigkeiten im Garn und Fadenbrüche zu erwarten.It is known that fibers or filaments, which contain small amounts of additives included, depending on the composition of the mixture, processed using melt spinning and partly an increase in the elongation at break in the same pull-off speed can produce undrawn yarn. For example, in EP 0 041 327 B1 Mixtures of polyester with liquid crystalline substances (LC polymers) described. Such liquid crystalline admixtures, however, are expensive and cause problems in the Spinning with yourself. In addition, there are irregularities in the yarn and broken threads expected.
EP 0 080 274 B1 beschreibt die Beimischung von Polyhexamethylenadipamid und Polyethylenglykol zu dem faserbildenden Polymer (Polyethylenterephthalat). Dieses bringt eine Erhöhung der Reissdehnung hervor. Die Verspinnung derartiger Mischungen gestaltet sich allerdings problematisch. So treten häufig Fadenbrüche auf, wie aus den weiter unten stehenden Tabellen 1 und 2 ersichtlich ist (siehe Additiv-Typen A52503, A3 und A4). In EP 0 080 274 B1 ist zwar allgemein erwähnt, dass neben Polyolefinen, wie Polyethylen, Polypropylen und Polyethylenglykol auch Polyepsiloncaproamid im Prinzip zu den mit Polyethylenterephthalat nicht mischbaren Polymeren gehört. Gemäß den Beispielen und in den Ansprüchen kommt aber nur Polyhexamethylenadipamid neben Polyethylenglykol als Zusatzpolymer vor, was für den Fachmann bedeutet, dass Polyamid 6 bei den übrigen Anforderungen wie Spinnverhalten und Produkteigenschaften offenbar deutlich schlechter abgeschnitten hat als Polyamid 66 und deshalb als Zusatzstoff nicht weiterverfolgt wurde. EP 0 080 274 B1 describes the admixture of polyhexamethylene adipamide and Polyethylene glycol to the fiber-forming polymer (polyethylene terephthalate). This brings an increase in the elongation at break. The spinning of such mixtures is designed however problematic. So thread breaks often occur, as from the below Tables 1 and 2 can be seen (see additive types A52503, A3 and A4). In EP 0 080 274 B1 generally mentions that in addition to polyolefins, such as polyethylene, Polypropylene and polyethylene glycol also include polyepsiloncaproamide in principle Polyethylene terephthalate belongs to immiscible polymers. According to the examples and in but only polyhexamethylene adipamide meets the requirements in addition to polyethylene glycol Additional polymer before, which means for the expert that polyamide 6 in the rest Requirements such as spinning behavior and product properties apparently clearly worse cut off as polyamide 66 and was therefore not pursued as an additive.
Unter dem Begriff "nicht mischbares Polymer" wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung ein derartiges Polymer verstanden, das bei Spinntemperatur eine Zweiphasen- Schmelze mit dem faserbildenden thermoplastischen Polymer bildet. Mikroskopische Untersuchungen einer derartigen Schmelze bzw. fotografische Aufnahmen zeigen ein zweiphasiges System, bei dem fein verteilte Tropfen des nicht mischbaren Polymers kontinuierlich in der faserbildenden Polymer-Matrix dispergiert sind.The term "immiscible polymer" is used in connection with the present Application understood such a polymer that a two-phase at spinning temperature Melt forms with the fiber-forming thermoplastic polymer. Microscopic Investigations of such a melt or photographic recordings show one two-phase system in which finely divided drops of the immiscible polymer are continuously dispersed in the fiber-forming polymer matrix.
Der zuvor beschriebene Zustand, in dem sich das nicht mischbare Polymer in der faserbildenden Polymer-Matrix befindet, unterscheidet sich grundlegend von der Bildung einer sogenannten anisotropen Schmelze in dem Temperaturbereich, bei dem das thermoplastische Polymer schmelzgesponnen werden kann. Diese anisotropen Bedingungen können dadurch geschaffen werden, daß man flüssigkristalline Substanzen, wie sie z. B. in EP 0 041 327 beschrieben sind, Polyester-Spinnpolymeren zusetzt und erhitzt und die Bedingungen durch die Einwirkung von Scherkräften einstellt.The state described above in which the immiscible polymer is in the fiber-forming polymer matrix is fundamentally different from the formation a so-called anisotropic melt in the temperature range at which the thermoplastic polymer can be melt-spun. These anisotropic conditions can be created by liquid crystalline substances such as. B. in EP 0 041 327 are described, polyester spun polymers are added and heated and the Conditions set by the action of shear forces.
Aslan et al. beschreiben in J.Appl.Polym.Sci., Vol. 55, 57-67 (1995) das Verspinnen von Gemischen aus Polyethylentherephthalat und Nylon 6. Es wurden Spinngeschwindigkeiten bis zu 3600 m/min bei einer Konzentration von 5 Gew.-% Polyamid 6 untersucht. Hierbei zeigte sich eine Reduzierung der Reissdehnung im Vergleich zum unmodifizierten Vergleichsmaterial.Aslan et al. in J.Appl.Polym.Sci., Vol. 55, 57-67 (1995) describe the spinning of Mixtures of polyethylene terephthalate and nylon 6. There were spinning speeds investigated up to 3600 m / min at a concentration of 5 wt .-% polyamide 6. Here there was a reduction in the elongation at break compared to the unmodified one Comparative material.
Evstatiev et al. in J.Appl.Polym.Sci., Vol. 67, 723-737 (1998) untersuchten molekulare Wechselwirkungen in PET/PA6-Legierungen mit einem Gewichtsverhältnis von 40/60, um die Kompatibilität derartiger Legierungen herauszufinden. Ein Mengenverhältnis von 60% PA6 in Polyester macht aber eine derartige Faser absolut unwirtschaftlich.Evstatiev et al. in J.Appl.Polym.Sci., Vol. 67, 723-737 (1998) examined molecular Interactions in PET / PA6 alloys with a weight ratio of 40/60 µm find out the compatibility of such alloys. A ratio of 60% PA6 in polyester makes such a fiber absolutely uneconomical.
Verschiedene japanische Druckschriften, die von Aslan et al. zitiert wurden und die zum technologischen Hintergrund zu rechnen sind, befassen sich mit der Mischung von Polyester und Polyamid. J 61266616-A (als Derwent-Abstract) beschreibt eine Eliminierung der Fibrillierung bei Polyester/Polyamid-Mischungen bei hohen Konzentrationsverhältnissen, J 56015414-A (als Derwent-Abstract) die Beimischung von 10 bis 30% Polyester zu Nylon 6. Various Japanese publications published by Aslan et al. were quoted and which are for technological background are expected to deal with the mixture of polyester and polyamide. J 61266616-A (as a Derwent abstract) describes an elimination of the Fibrillation of polyester / polyamide mixtures at high concentration ratios, J 56015414-A (as a Derwent abstract) the admixture of 10 to 30% polyester to nylon 6.
EP 00 47 464 B1 beschreibt als Zusatzmittel verschiedene acrylische Polymere, darunter wird insbesondere als polymeres Zusatzmittel für Polyethylenterephthalat (PET) der Polymethacrylsäuremethylester hervorgehoben.EP 00 47 464 B1 describes various acrylic polymers as additives, including especially as a polymeric additive for polyethylene terephthalate (PET) Polymethacrylic acid methyl ester highlighted.
Wie aus EP 00 47 464 B1 und aus EP 0 631 638 B1 hervorgeht - in letzterer Schrift wird ein analoges imidisiertes Zusatzmittel beschrieben - , ist hier die Spinnsicherheit begrenzt. Es kommt mit dem Einsatz dieses Materials vermehrt zu Fadenbrüchen.As can be seen from EP 00 47 464 B1 and EP 0 631 638 B1 - in the latter document there is a analog imidized additive described - the spinning security is limited here. It comes with the use of this material increasingly thread breaks.
EP 0 631 638 B1 beschreibt ein Faserpolymeres, welches zu 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Faserpolymere, eines zu 50 bis 90% imidisierten Polymethacrylsäurealkylesters, im wesentlichen in Form von Einlagerungen, enthält. Dieses Faserpolymere zeigt im Vergleich zu dem in EP 0 047 464 B1 beschriebenen ein verbessertes Spinnverhalten, obwohl keine Zahlenbeispiele diesbezüglich angegeben werden. Ein wesentlicher Nachteil von Polymethacrylsäurealkylester-Zusätzen ist aber der relativ hohe Preis des Zusatzmittels. Insbesondere die Kosten des imidisierten Polymethacrylsäurealkylesters zeigen, dass die Wirtschaftlichkeit eines Prozesses, welcher das genannte Additiv benötigt, nicht gegeben ist. Darüber hinaus ist das beschriebene Zusatzmittel nicht im grossen Massstab erhältlich und es ist zusätzlich eine Abhängigkeit von wenigen Herstellern gegeben.EP 0 631 638 B1 describes a fiber polymer which contains 0.1 to 5% by weight, based on the fiber polymer, a 50 to 90% imidized polymethacrylic acid alkyl ester, im essentially in the form of inclusions. This fiber polymer shows in comparison an improved spinning behavior to that described in EP 0 047 464 B1, although none Numerical examples can be given in this regard. A major disadvantage of Polymethacrylic acid alkyl ester additives are the relatively high price of the additive. In particular, the cost of the imidized polymethacrylic acid alkyl ester shows that the The economics of a process that requires the additive mentioned are not given. In addition, the additive described is not available on a large scale and it there is also a dependency on a few manufacturers.
Daneben ist weder die Herstellung eines für den Strecktexturier-Prozess direkt und problemlos geeigneten teilweise orientierten Garnes noch deren Weiterverarbeitung in EP 0 631 638 B1 mit Beispielen dokumentiert. So werden Reissdehnungswerte bei Spinngeschwindigkeiten von 3500, 6000, 7000 und 8000 m/min angegeben. Hierbei handelt es sich aber nicht um Dehnungswerte, welche für die Weiterverarbeitung im Texturierprozess mit Vorteil benötigt werden. So wird beispielsweise bei einer Spinngeschwindigkeit von 6000 m/min ein Reißdehnungswert von 65% angegeben. Ein Garn mit einer derartigen Dehnung ist aber im Strecktexturier-Prozess nicht problemlos einsetzbar und eher unüblich. Für den Strecktexturier-Prozess gängige Dehnungswerte liegen dagegen bei etwa 120%. Die angegebenen Dehnungen bei Spinngeschwindigkeiten von mehr als 3500 m/min beziehen sich auf auf ein stark orientiertes Garn für den technischen und für den textilen Einsatz.In addition, neither is the production of a direct and for the stretch texturing process partially oriented yarns that are suitable without problems and their further processing in EP 0 631 638 B1 documented with examples. So elongation at break values become Spinning speeds of 3500, 6000, 7000 and 8000 m / min are specified. This is about but it is not a question of elongation values, which are required for further processing in the texturing process are needed with advantage. For example, at a spinning speed of 6000 m / min given an elongation at break value of 65%. A yarn with one However, stretch is not easy to use in the stretch texturing process and is rather unusual. In contrast, stretch values common for the stretch texturing process are around 120%. The refer to the specified elongations at spinning speeds of more than 3500 m / min on a highly oriented yarn for technical and textile use.
Nach den Angaben in EP 0 530 652 B1 wird ab einer Spinngeschwindigkeit von 6000 m/min eine spezielles Spinnvorrichtung benötigt. Eingesetzt wird demnach ein perforiertes Rohr unterhalb der Düse, welches die Abkühlung verzögert und den Spinnprozess stabilisiert. Ein derartiges Verfahren, das auf einer passiven Abkühlung durch Luftansaugung aufgrund der Filamentbewegung basiert, ist prädestiniert für eher kritische Spinnprozesse. Der wesentliche Nachteil der beschriebenen Vorrichtung besteht insbesondere in der damit verbundenen mangelnden bzw. limitierten Flexibilität des Spinnprozesses.According to the information in EP 0 530 652 B1, from a spinning speed of 6000 m / min a special spinning device is required. Accordingly, a perforated tube is used below the nozzle, which delays cooling and stabilizes the spinning process. A such method, which is based on passive cooling by air intake due to the Filament movement is predestined for more critical spinning processes. The essential A disadvantage of the described device is, in particular, the associated one lack of or limited flexibility of the spinning process.
In den Beispielen der EP 0 530 652 B1 wird darüber hinaus der sehr wichtige Spinngeschwindigkeitsbereich von 4000 bis 6000 m/min erstaunlicherweise nicht gewürdigt. Dies ist aber gerade der Bereich, in dem die Spinnkristallisation deutlich einsetzt und der demnach sehr interessant wäre. In diesem Geschwindigkeitsbereich wird nach den dortigen Angaben mit einer Querstromanblasung gearbeitet. Da nun überraschenderweise dieser sehr wichtige Geschwindigkeitsbereich nicht beschrieben und bei höheren Geschwindigkeiten eine passive Abkühltechnik eingesetzt wird, die hervorragend für eher kritische Geschwindigkeiten und/oder kritische schmelzspinnbare Polymere geeignet ist, kann davon ausgegangen werden, dass möglicherweise auch schon bei Spinngeschwindigkeiten von weniger als 6000 m/min Störungen im Spinnprozess auftreten können. In diesem Fall ist eine Querstromanblasung nur begrenzt für die beschriebene Polymermischung einsetzbar und der gesamte Prozess ist dadurch deutlich limitiert.The examples of EP 0 530 652 B1 also describe the very important one Surprisingly, the spinning speed range of 4000 to 6000 m / min was not appreciated. However, this is precisely the area in which spinning crystallization clearly begins and that would be very interesting. In this speed range, according to those there Specifications worked with a cross-flow blowing. Now, surprisingly, this is very important speed range not described and at higher speeds a passive cooling technique is used, which is excellent for the more critical Speeds and / or critical melt-spinnable polymers is suitable can be assumed that possibly even at spinning speeds of less than 6000 m / min disturbances in the spinning process can occur. In this case it is Cross-flow blowing can only be used to a limited extent for the polymer mixture described and the the entire process is clearly limited.
Der Stand der Technik beschreibt damit zwar eine begrenzte Anzahl an Polymermischungen, welche zur Herstellung von Fasern mit erhöhter Reissdehnung geeignet sein können. Eine akzeptable Spinnbarkeit der Legierungen wäre aber höchstens im Rahmen der EP 0 631 638 B1 gegeben; zur Gewährleistung einer guten Spinnbarkeit wird dort ab einer bestimmten Spinngeschwindigkeit zusätzlich eine spezielle Spinnvorrichtung benötigt (siehe EP 0 530 652 B1).The prior art thus describes a limited number of polymer mixtures, which can be suitable for the production of fibers with increased elongation at break. A However, acceptable spinnability of the alloys would at most be within the scope of EP 0 631 638 B1 given; To ensure good spinnability, there is a certain Spinning speed additionally requires a special spinning device (see EP 0 530 652 B1).
Mischungen aus Polyester mit Polyhexamethylenadipamid (EP 0 080 274) werden aber im Zusammenhang mit der EP 0 631 638 im Stand der Technik nicht beschrieben.Mixtures of polyester with polyhexamethylene adipamide (EP 0 080 274) are used in Connection with EP 0 631 638 not described in the prior art.
Nicht beschrieben im Stand der Technik ist darüber hinaus das von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung erkannte Problem, dass bei der Mischung von Polyamiden mit Polyethylenterephthalat in der Schmelze eine mehr oder weniger starke gelbliche Verfärbung auftritt. Die daraus gesponnenen Produkte werden aufgrund dieser Gelbfärbung von den Weiterverarbeitern nicht akzeptiert und müssen damit als unbrauchbar verworfen werden.In addition, that described by the inventors of The present application recognized the problem that when mixing polyamides with Polyethylene terephthalate in the melt a more or less strong yellow discoloration occurs. The products spun from it are due to this yellowing of the Processors are not accepted and must therefore be discarded as unusable.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Polymermischungen für die Herstellung von Polyesterfasern und -filamenten zur Verfügung zu stellen, die gut spinnbar sind und deutlich weniger als 5% Polyamide als Zusatzmittel enthalten, wobei das Herstellverfahren durch die geringe Zusatzmenge, eine gute Verfügbarkeit des Zusatzmittels und durch eine starke Erhöhung der Reissdehnung eine hohe Wirtschaftlichkeit aufweisen soll, und überdies die Gelbfärbung reduziert oder eliminiert ist, so dass sich die Produkte im Markt plazieren lassen.The object of the present invention is to provide polymer mixtures for the production of To provide polyester fibers and filaments that are easily spinnable and clear Contain less than 5% polyamides as additives, the manufacturing process by small amount added, good availability of the additive and strong Increasing the elongation at break should have a high cost-effectiveness, and also the Yellowing is reduced or eliminated so that the products are placed in the market to let.
Diese Aufgabe wird durch die Fasern und die Filamente gemäß Anspruch 1 bzw. durch das Verfahren nach Anspruch 12 gelöst.This object is achieved by the fibers and the filaments according to claim 1 and by Method according to claim 12 solved.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung enthalten.Advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass aus Polymermischungen aus Poly ethylenterephthalat und geringen Zusatzmengen Polyepsiloncaprolactam (Polyamid 6), Polyamid 12 oder Polyamid 6I/6T herstellbare Fasern und Filamente sehr hohe Reissdehnungen vor allem bei hohen Spinngeschwindigkeiten hervorbringen können und gleichzeitig ein hervorragendes Spinnverhalten zeigen. Legierungen aus Polyethylenterephthalat und Polyamid 6 sind zwar bekannt, aber die reissdehnungserhöhende Wirkung in Verbindung mit einem hervorragenden Spinnverhalten ist neu. Daneben wurden überraschenderweise schon mit relativ geringen Additivkonzentrationen Dehnungswerte erreicht, welche sehr gut für die Weiterverarbeitung der Filamente im Strecktexturier-Prozess geeignet sind. Für Polyamid 12 und Polyamid 6I/6T war ein derartiger Effekt bis jetzt völlig unbekannt. Surprisingly, it has been shown that polymer mixtures made of poly ethylene terephthalate and small amounts of polyepsiloncaprolactam (polyamide 6), Very high polyamide 12 or polyamide 6I / 6T fibers and filaments Elongation at break can produce especially at high spinning speeds and show excellent spinning behavior at the same time. Alloys Polyethylene terephthalate and polyamide 6 are known, but they increase the elongation at break Effect combined with excellent spinning behavior is new. Beside that Surprisingly, even with relatively low additive concentrations, elongation values achieved, which is very good for the further processing of the filaments in the stretch texturing process are suitable. Such an effect has so far been complete for polyamide 12 and polyamide 6I / 6T unknown.
Als weiteres erfindungswesentliches Merkmal enthalten diese Polymermischungen einen organischen Phosphorstabilisator aus der Klasse der Phosphonverbindungen. Damit kann überraschenderweise eine Gelbverfärbung weitgehend unterdrückt werden.As a further feature essential to the invention, these polymer blends contain one organic phosphorus stabilizer from the class of the phosphonic compounds. So that can Surprisingly, yellow discoloration can be largely suppressed.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Polymermischungen können auch bei hohen Spinngeschwindigkeiten problemlos mittels einer konventionellen Querstromanblasung versponnen werden.The polymer mixtures used according to the invention can also be used at high Spinning speeds without any problems using conventional cross-flow blowing be spun.
Gut geeignet sind aber auch andere bekannte Abkühlvorrichtungen wie z. B. Vorrichtungen zur passiven Abkühlung durch Luftansaugung der schnellaufenden Fäden oder Anblasvorrichtungen, die im Zentrum des Fadenbündels angeordnet sind.However, other known cooling devices such as, for. B. Devices for passive cooling by air intake of the high-speed threads or Blowers arranged in the center of the bundle of threads.
Es war bislang nicht bekannt, dass unter Einsatz von Polyethylenterephthalat/Polyamid 6-, Polyethylenterephthalat/Polyamid 12- und Polyethylenterephthalat/Polyamid 6I/6T- Mischungen enorme Produktivitätssteigerungen über die Erhöhung der Reissdehnung bei hohen Spinngeschwindigkeiten möglich sind, wobei überraschenderweise gleichzeitig, trotz der hohen Dehnung, eine hervorragende Spinnbarkeit der Mischung beobachtet wurde. Darüber hinaus sind insbesondere Polyamid 6 und Polyamid 6I/6T im Vergleich zu der in EP 0 631 638 B1 beschriebenen Additivkomponente (Polymethacrylsäurealkylester) deutlich billiger und gut verfügbar.It was not previously known that using polyethylene terephthalate / polyamide 6-, Polyethylene terephthalate / polyamide 12- and polyethylene terephthalate / polyamide 6I / 6T- Blends tremendous productivity gains through increasing the elongation at break high spinning speeds are possible, surprisingly at the same time, despite the high elongation, excellent spinnability of the mixture was observed. In addition, polyamide 6 and polyamide 6I / 6T are in particular compared to that in EP 0 631 638 B1 described additive component (polymethacrylic acid alkyl ester) clearly cheaper and more readily available.
Insbesondere die im Handel erhältlichen Polyamid 6-Produkte der Firma EMS-CHEMIE AG, CH-7013 Domat/Ems (Schweiz), speziell die Typen Grilon® F34, F40, F47 und F50, haben sich als vorteilhafte Zusatzmittel herausgestellt. Besonders bevorzugt werden die Typen mit eine Relativviskosität im Bereich von 2,5 bis 5,2, gemessen 1%ig in konzentrierter Schwefelsäure bei 20°C. Diese bringen eine starke Erhöhung der Reissdehnung hervor.In particular the commercially available polyamide 6 products from EMS-CHEMIE AG, CH-7013 Domat / Ems (Switzerland), especially the types Grilon® F34, F40, F47 and F50 turned out to be an advantageous additive. The types with are particularly preferred a relative viscosity in the range from 2.5 to 5.2, measured 1% in concentrated Sulfuric acid at 20 ° C. These produce a large increase in the elongation at break.
In bezug auf den dehnungserhöhenden Effekt ist die Relativviskosität des Zusatzmittels Polyamid 6 in grossen Bereichen unkritisch. Üblicherweise wird diesbezüglich eine Spannbreite von 2,5 bis 5,2 bevorzugt. Im Hinblick auf das gleichzeitig sehr gute Spinnverhalten haben sich Relativviskositäten von 2,8 bis 4,1 als sehr gut geeignet herausgestellt. Besonders gut geeignet sind Relativviskositäten im Bereich von 2,8 bis 3,7.Relative to the elongation effect is the relative viscosity of the additive Polyamide 6 is not critical in large areas. Usually one is in this regard Range of 2.5 to 5.2 preferred. In view of the very good at the same time Spinning behavior, relative viscosities of 2.8 to 4.1 have been found to be very suitable exposed. Relative viscosities in the range from 2.8 to 3.7 are particularly suitable.
Besonders bevorzugt als Polyamid 12-Zusatz ist das im Handel erhältliche Grilamid® vom Typ L20 der EMS-CHEMIE AG, dessen relative Viskosität, gemessen 0,5%ig in m-Kresol bei 20°C, im Bereich von 1,85 bis 1,95 liegt. Generell geeignet ist Polyamid 12 mit einer relativen Viskosität im Bereich von 1,6 bis 2,3. Bevorzugt ist der Bereich von 1,8 bis 2,0.The commercially available Grilamid® from is particularly preferred as a polyamide 12 additive Type L20 from EMS-CHEMIE AG, its relative viscosity, measured 0.5% in m-cresol at 20 ° C, in the range of 1.85 to 1.95. Generally suitable is polyamide 12 with a relative viscosity in the range of 1.6 to 2.3. The range from 1.8 to 2.0 is preferred.
Die dritte Polyamidsorte, das Polyamid 6I/6T, ist ein teilaromatisches Copolyamid, das gemäss seiner Nomenklatur aufgebaut ist aus den Monomeren Hexamethylendiamin, Isophthalsäure und Terephthalsäure. Für den erfindungsgemässen Einsatz hat sich überraschenderweise gezeigt, dass aus dem variablen Zusammensetzungsbereich (Verhältnis der Isophthalsäure- zur Terephthalsäuremenge) jene Polyamid 6I/6T-Klasse gute Ergebnisse bringt, die eine amorphe Struktur hat. Unter diesen sind wiederum jene bevorzugt, die eine relative Viskosität im unteren Bereich haben, was angesichts der umgekehrten Aussage im Stand der Technik über Nylon-Zusätze in PET völlig unerwartet war (vgl. EP 0 080 274 B1, Seite 9, Beispiel 8, Zeilen 30 und 31). Geeignet ist eine relative Viskosität, gemessen 0,5%ig in m-Kresol bei 20°C, von maximal 1,50. Bevorzugt ist der Bereich von 1,35 bis 1,45. Besonders gut geeignet ist das entsprechende Handelsprodukt Grivory® vom Typ G16 der EMS-CHEMIE AG, das mit einem Isophthalsäure zu Terephthalsäure-Verhältnis von 70 : 30 amorph ist und eine relative Viskosität von ca. 1,42 aufweist.The third type of polyamide, polyamide 6I / 6T, is a partially aromatic copolyamide that is constructed according to its nomenclature from the monomers hexamethylenediamine, Isophthalic acid and terephthalic acid. For the use according to the invention Surprisingly it was shown that from the variable composition range (ratio the amount of isophthalic acid to terephthalic acid), that polyamide 6I / 6T class good results brings that has an amorphous structure. Of these, those are preferred, which one have relative viscosity in the lower range, which in view of the reverse statement in State of the art on nylon additives in PET was completely unexpected (cf. EP 0 080 274 B1, Page 9, Example 8, lines 30 and 31). A relative viscosity, measured at 0.5%, is suitable in m-cresol at 20 ° C, maximum 1.50. The range from 1.35 to 1.45 is preferred. The corresponding commercial product Grivory® type G16 is particularly suitable EMS-CHEMIE AG, which with an isophthalic acid to terephthalic acid ratio of 70:30 is amorphous and has a relative viscosity of approximately 1.42.
Zur Stabilisierung der Polymermischungen gegen Gelbverfärbung ist folgende Gruppe von Phosphonverbindungen bevorzugt: 2-Phosphonopropionsäure (=2-Carboxyethanphosphon säure), Ethoxycarbonyl-Methanphosphonsäurediethylester und Irganox® 1222. Weil diese Verbindungen zum Teil das Molekulargewicht des Polyesters erniedrigen können, werden sie vorteilhaft schon bei der Polykondensation des Polyesters zugegeben. Die Zugabe geringer Mengen ist aber auch zusammen mit dem Polyamid-Additiv möglich.To stabilize the polymer mixtures against yellowing, the following group of Preferred phosphonic compounds: 2-phosphonopropionic acid (= 2-carboxyethanephosphon acid), Ethoxycarbonyl-Methanphosphonsäurediethylester and Irganox® 1222. Because this Compounds can lower the molecular weight of the polyester, they will advantageously added during the polycondensation of the polyester. The addition less Quantities are also possible together with the polyamide additive.
Für die erfindungsgemässe Verwendung liegt die Konzentration der Phosphonverbindungen im Bereich von 0,02 bis 1,0 Gew.-%. Bevorzugt wird der Bereich von 0,05 bis 0,6 Gew.-% gewählt. The concentration of the phosphonic compounds is for the use according to the invention in the range of 0.02 to 1.0% by weight. The range from 0.05 to 0.6% by weight is preferred. chosen.
Die Beimischung der Polyamid-Additive zum Polyethylenterephthalat kann beispielsweise über das sogenannte "Melt Conditioning"-Verfahren zur kontinuierlichen Modifizierung von Polymerschmelzen erfolgen (DE 40 39 857 C2). Der Offenbarungsgehalt der DE 40 39 857 C2 wird hiermit auch voll zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht. Dort wird ein Teil der Schmelze aus dem Hauptschmelzestrom abgezweigt. Dieser Teilstrom wird in einen Seitenstromextruder eingespeist und dort mit dem Additiv, welches in Granulat-, Perlen- oder bevorzugt Pulverform vorliegt, beaufschlagt und anschliessend dispergiert. Das dispergierte und gemischte Schmelzekonzentrat wird danach zurück in die Hauptschmelzeleitung geführt und dort auf die Endkonzentration verdünnt.The admixture of the polyamide additives to the polyethylene terephthalate can, for example via the so-called "melt conditioning" process for the continuous modification of Polymer melts take place (DE 40 39 857 C2). The disclosure content of DE 40 39 857 C2 is hereby fully made the content of this application. There becomes part of the Melt branched off from the main melt stream. This partial flow is divided into one Side stream extruder fed and there with the additive, which in granules, pearl or preferably in powder form, applied and then dispersed. That dispersed and mixed melt concentrate is then fed back into the main melt line and diluted there to the final concentration.
Anstatt des "Melt Conditioning"- Verfahrens ist es beispielsweise ebenfalls möglich, mittels eines Aufschmelzextruders eine reine Additivschmelze zu erzeugen und in den Hauptschmelzestrom zu injizieren. Eine entsprechende Anordnung an Mischelementen sorgt danach für eine Homogenisierung und Dispergierung des Additives im Matrixpolymer (Polyethylenterephthalat=PET).Instead of the "melt conditioning" method, it is also possible, for example, by means of of a melt extruder to produce a pure additive melt and in the To inject the main melt stream. A corresponding arrangement of mixing elements ensures then for homogenization and dispersion of the additive in the matrix polymer (Polyethylene terephthalate = PET).
In dem Fall, wenn von PET-Granulat ausgegangen und dieses in einem Spinnextruder aufgeschmolzen wird, ist es weiter möglich, das Additiv direkt zum PET-Granulat in den Spinnextruder einzudosieren, dort das Additiv im Polyethylenterephthalat zu dispergieren und anschliessend die Schmelzemischung zu verspinnen. Zwecks guter Dispergierung ist auch in diesem Fall die Pulverform des Additivs bevorzugt.In the case when starting from PET granulate and this in a spinning extruder is melted, it is also possible to add the additive directly to the PET granulate Meter in the spinning extruder and disperse the additive in the polyethylene terephthalate and then spin the melt mixture. For the purpose of good dispersion in this case too, the powder form of the additive is preferred.
Das Additiv kann sowohl als reine Substanz als auch in Masterbatchform zugegeben werden. Zusätzlich können auch weitere Zusatzstoffe (z. B. erfindungsgemässer Stabilisator) einverleibt und mit versponnen werden. Das Polyethylenterephthalat selber kann auch bereits die üblichen Zusatzstoffe wie Mattierungsmittel (Titandioxid), Stabilisatoren (insbesondere die erfindungsgemäss notwendigen), Katalysatoren etc. enthalten. In Zusammenhang dieser Anmeldung versteht man unter "Polyethylenterephthalat" (PET) oder "Polyester" die Polyester, die mindestens 80% Polyethylenterephthalat und 20% Einheiten enthalten, stammend von einem anderen Diol als Ethylenglykol wie Diethylenglykol, Tetramethylenglykol oder einer anderen Säure als Terephthalsäure, beispielsweise Isophthalsäure, Hexahydroterephthalsäure, Dibenzoesäure.The additive can be added both as a pure substance and in masterbatch form. In addition, other additives (e.g. stabilizer according to the invention) incorporated and spun with. The polyethylene terephthalate itself can already the usual additives such as matting agents (titanium dioxide), stabilizers (in particular contain the necessary) catalysts, etc. In the context of this Registration is understood as "polyethylene terephthalate" (PET) or "polyester" Polyesters containing at least 80% polyethylene terephthalate and 20% units, derived from a diol other than ethylene glycol such as diethylene glycol, Tetramethylene glycol or an acid other than terephthalic acid, for example Isophthalic acid, hexahydroterephthalic acid, dibenzoic acid.
Man kann Polyethylenterephthalat gegebenenfalls mit geringen Molmengen eines Verzweigungsmittels mit 3 bis 4 funktionellen Alkohol- oder Säuregruppen, Trimethylpropan, Trimethylolethan, Pentaaerythrit, Glycerin, Trimesinsäure, Trimellitsäure oder Pyromellitsäure, modifizieren.You can optionally polyethylene terephthalate with small molar amounts Branching agent with 3 to 4 functional alcohol or acid groups, Trimethylpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, glycerin, trimesic acid, trimellitic acid or modify pyromellitic acid.
Der Ausgangspolyester kann aber auch bekannte Zusätze enthalten, um die Fähigkeit der reaktiven Färbung zu modifizieren, wie z. B. Natrium-3,5-dicarboxybenzolsulfonat.The starting polyester can also contain known additives to increase the ability of the to modify reactive coloring, such as B. Sodium 3,5-dicarboxybenzenesulfonate.
In der Schmelzeleitung besteht z. B. die Möglichkeit, weitere dynamische und/oder statische Mischer einzusetzen. Dazu können auch dynamische und/oder statische Mischer direkt vor dem Spinnpaket plaziert werden.In the melt line z. B. the possibility of further dynamic and / or static To use a mixer. Dynamic and / or static mixers can also be used directly in front of this be placed on the spin pack.
Bemerkenswert ist insbesondere, dass die in den erfindungsgemäßen Beispielen untersuchten Polyamid 6-Tropfengrössen in der Polyethylenterephthalat-Matrix 250 bis 400 nm beträgt, d. h. weniger als 0,5 µm. Die im Rahmen der Druckschrift EP 0 080 274 B1 beschriebenen Tropfengrössen (Teilchengrössen) liegen dagegen zwischen 0,5 und 3 µm. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass bei sehr fein verteilten Tropfen in der Matrix ein relativ gesehen besseres Spinnverhalten der Polymermischung vorliegt, als im Fall grosser Einlagerungen, welche sich schon aufgrund ihrer Grösse, bei gleicher Konzentration, in einem grösseren relativen Abstand zueinander befinden und somit eine weniger homogene Verteilung aufweisen müssen. Die Teilchengröße wurde bestimmt an Proben aus der noch unversponnenen Schmelzemischung, wo die Teilchen noch kugelförmig waren. Alle Teilchen lagen in der Größe unterhalb der angegebenen Obergrenze von 0,5 µm.It is particularly noteworthy that those investigated in the examples according to the invention Polyamide 6 drop sizes in the polyethylene terephthalate matrix is 250 to 400 nm, d. H. less than 0.5 µm. Those described in the context of the document EP 0 080 274 B1 In contrast, droplet sizes (particle sizes) are between 0.5 and 3 µm. It can therefore can be assumed that with very finely distributed drops in the matrix a relative seen better spinning behavior of the polymer mixture than in the case of larger Deposits, which are already due to their size, with the same concentration, in are located at a larger relative distance from each other and thus a less homogeneous Distribution. The particle size was determined on samples from the still unspun melt mixture where the particles were still spherical. All particles were below the specified upper limit of 0.5 µm.
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, ohne die Erfindung jedoch darauf einzuschränken. The invention will now be explained in more detail with reference to the following examples, without the invention however, restrict it.
Verwendet wurden übliche, dem Fachmann bekannte Spinnmaschinen, wie z. B. beschrieben in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. 10, Fibers, 3. General Production Technology, Seite 535, Fig. 26.Conventional spinning machines known to the person skilled in the art, such as e.g. B. described in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. 10, Fibers, 3. General Production Technology, page 535, Fig. 26.
Tabelle 1 zeigt Ergebnisse aus Spinnversuchen bei einer Aufwickelgeschwindigkeit (Vwick) von 4950 m/min. Die Spinntemperatur betrug 292°C bei PA6, bzw. 295°C bei Grilamid® L20 sowie Grivory® G16 und G21, wobei der Bereich von 280°C bis 295°C bevorzugt ist. Zur Abkühlung der Filamente kam eine konventionelle Querstromanblasung zum Einsatz. Nach Durchlaufen der Querstromanblasung wurde das Garn über ein kaltes Galetten-Duo geführt und anschliessend aufgewickelt. Die Galetten- bzw. Abzugsgeschwindigkeit, d. h. die eigentliche Spinngeschwindigkeit, betrug bei allen Varianten 5000 m/min. Zur Herstellung der Garne wurde ein gewöhnliches, für textile Einsatzzwecke übliches, mattiertes Polyethylenterephthalat der Firma EMS-CHEMIE AG mit der Typenbezeichnung M764 verwendet. Die eingesetzten Zusatzstoffe waren Polyepsiloncaprolactam mit den Bezeichnungen A23, F34, F40, F47, F50 der Firma EMS-CHEMIE und Polyhexamethylenadipamid der Firma BASF mit den Typenbezeichnungen AS2503, A3, A4 und A5. Der Zusatzstoff wurde jeweils in Pulverform auf das Polyethylenterephthalat- Granulat aufgerollt. Die Konzentration der Zusatzmittel PA6 und PA66 betrug jeweils 1,25 Gewichtsprozent bezogen auf das Polyethylenterephthalat. Im Falle von PA12 und PA6I/6T betrug sie 3 Gew.-%.Table 1 shows results from spinning tests at a winding speed (Vwick) from 4950 m / min. The spinning temperature was 292 ° C for PA6 and 295 ° C for Grilamid® L20 and Grivory® G16 and G21, the range from 280 ° C to 295 ° C being preferred. For Conventional cross-flow blowing was used to cool the filaments. After The yarn was passed through a cold godet duo by passing through the crossflow and then wound up. The godet or take-off speed, i. H. the actual spinning speed, was 5000 m / min in all variants. For the production the yarn became an ordinary, matted for textile use Polyethylene terephthalate from EMS-CHEMIE AG with the type designation M764 used. The additives used were polyepsiloncaprolactam with the Designations A23, F34, F40, F47, F50 from EMS-CHEMIE and Polyhexamethylene adipamide from BASF with the type designations AS2503, A3, A4 and A5. The additive was applied in powder form to the polyethylene terephthalate Granules rolled up. The concentration of additives PA6 and PA66 was 1.25 each Weight percent based on the polyethylene terephthalate. In the case of PA12 and PA6I / 6T it was 3% by weight.
Der Vergleich der verschiedenen Zusatzmittel zeigte insbesondere bei dem Einsatz von A23, F34, F40, L20 und G16 ein störungsfreies, hervorragendes Spinnverhalten, wohingegen im direkten Vergleich bei der Verwendung von Polyhexamethylenadipamid bei allen Typen sehr häufig Fadenbrüche zu verzeichnen waren. Bei der Mischung aus Polyethylenterephthalat/A5 kam es schon während des Auflegevorgangs jedesmal zum Fadenbruch, so dass keine Spulen hergestellt werden konnten. Beim im Vergleich zum Typ G16 höherviskosen Typ G21 zeigte sich kein dehnungserhöhender Effekt. The comparison of the different additives showed, especially when using A23, F34, F40, L20 and G16 a trouble-free, excellent spinning behavior, whereas in direct comparison when using polyhexamethylene adipamide for all types very much thread breaks were common. With the mixture of polyethylene terephthalate / A5 the thread broke every time during the lay-up process, so that no bobbins could be produced. When compared to the type G16, the more viscous type G21 showed no stretching effect.
Die Ergebnisse in Tabelle 2 wurden in Versuchen an einer 6-fädigen Produktionsspinnstelle erhalten. Spinntemperatur und Aufwickelgeschwindigkeit (Vwick) betrugen 288°C bzw. 4950 m/min. Die Galettengeschwindigkeit betrug bei allen Varianten ausser bei der Nullprobe "Null-2" 5000 m/min. Bei der Variante "Null-2" (konventionell, ohne Additive) belief sich die Galettengeschwindigkeit auf 3225 m/min. Verwendet wurde hierbei das "Melt-Conditioning"-Verfahren, welches üblicherweise zur Schmelzemodifizierung in kontinuierlichen Polyester-Polykondensationsanlagen mit direkt angeschlossener Spinnerei verwendet wird. Zum Einsatz kamen die Zusatzmittel F34, F40 und AS2503 bei Konzentrationen von 1,5 und 2 Gewichtsprozent. Auch hierbei zeigte sich ein unproblematisches und störungsfreies Spinnverhalten bei den Typen F34 und F40, wohingegen bei Verwendung von AS2503 häufig Fadenbrüche auftraten. Die Grösse der Polyamid 6-Tropfen in der Schmelze betrug 250 bis 400 nm. Zu bemerken sei an dieser Stelle, dass die Type AS2503 von allen Polyhexamethylenadipamid-Typen aus Beispiel 1 relativ gesehen noch das beste, aber doch ein schlechtes Laufverhalten zeigte.The results in Table 2 were tested in a 6-strand production spinning station receive. Spinning temperature and winding speed (Vwick) were 288 ° C and 4950 m / min. The godet speed was in all variants except for the Zero test "Zero-2" 5000 m / min. With the variant "Zero-2" (conventional, without additives) the godet speed was 3225 m / min. The was used here "Melt conditioning" process, which is usually used for melt modification in continuous polyester-polycondensation plants with directly connected spinning mill is used. The additives F34, F40 and AS2503 were used Concentrations of 1.5 and 2 percent by weight. This was also evident unproblematic and trouble-free spinning behavior with types F34 and F40, whereas thread breaks often occurred when using AS2503. The size of the Polyamide 6 drops in the melt were 250 to 400 nm Place that type AS2503 of all polyhexamethylene adipamide types from example 1 still the best in relative terms, but showed poor running behavior.
Tabelle 3 zeigt textile Daten des Texturgarnes. Die mit dem modifizierten Polyester erreichten Qualitätsdaten entsprechen demjenigen von gutem, konventionell hergestellten Texturgarn. Der Gewinn liegt aber in der enormen Produktivitätssteigerung in der Spinnerei, wenn man bedenkt, dass normales POY-Garn nur bei ca. 3200 m/min gesponnen wird.Table 3 shows textile data of the textile yarn. The one with the modified polyester The quality data achieved correspond to that of good, conventionally produced Texture yarn. The benefit lies in the enormous productivity increase in the spinning mill, if you consider that normal POY yarn is only spun at approx. 3200 m / min.
Auch bei der Herstellung von Fasern (Stapelfasern) resultiert ein Produktivitätsgewinn, wobei in diesem Fall deutlich langsamer schmelzgesponnen, dafür anschliessend viel stärker verstreckt wird (wie dem Fachmann aus Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed., Vol. A10, Fibers, 3. General Production Technology, Seiten 550 bis 561, bekannt ist). Die Produktivitätssteigerung äussert sich bei der Faserherstellung vor allem in einem deutlich erhöhten Streckverhältnis auf der Faserstrasse, neben dem entsprechend höheren Durchsatz beim Schmelzspinnen. Also in the production of fibers (staple fibers) results in a gain in productivity, wherein melt-spun much slower in this case, it is then stretched much stronger (as the skilled worker from Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5 th Ed., Vol. A10, Fibers, 3 General Production Technology, pages 550 to 561). The increase in productivity in fiber production manifests itself above all in a significantly increased draw ratio on the fiber line, in addition to the correspondingly higher throughput in melt spinning.
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