Verfahren zur Herstellung von orientierten antistatischen Fasern aus synthetischen Polyamiden
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von orientierten antistatischen Fasern aus synthetischen Polyamiden sowie auf damit erzielte Fasern.
Durch die Entwicklung von Fäden und Fasern aus vollsynthetischen Stoffen ist es möglich geworden, Textilien zu entwickeln, die eine grosse Haltbarkeit und Festigkeit, gute wash-and-wear-Ausrüstung und chemische Unempfindlichkeit in Verbindung mit guten ästhetischen Eigenschaften aufweisen. Indessen neigen diese Fäden sehr zur statischen Aufladung, die bei der Verarbeitung zu beanstanden ist und ganz besonders bei Kleidungsstücken, Teppichen usw. stört.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, hat man Oberflächenbehandlungen durch hydrophile Beschichtungen, hauptsächlich polymerer Natur, vorgeschlagen.
Indessen scheint keine dieser Beschichtungen völlig zufriedenstellend zu sein, da viele Präparate nicht genügend haltbar sind. Wenn die Beschichtungen auf der Faser genügend unlöslich gemacht werden, um eine Haltbarkeit zu ergeben, haben die Fabrikate einen rauhen, nicht einnehmenden Griff.
Ein anderer Weg zu einer antistatischen Faser führt über die Zusammensetzung des Copolymers. Hydrophile Monomere werden in die Polymerkette eingebaut, indem man sie mit einem grösseren Anteil an hydrophoben Polymeren copolymerisiert. Es sind zwar in einigen Fällen annehmbare Copolymere entwickelt worden, aber das erfolgte um den Preis verschlechterter physikalischer Eigenschaften, wie Festigkeit, Dehnung, Steifheit, Haltbarkeit, wash-and-wear-Eigenschaften, Alkalibeständigkeit und dergleichen.
Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von synthetischen, schmelzgesponnenen Polyamidfasern zu schaffen, die im wesentlichen antistatische Eigenschaften aufweisen und die beim Waschen innere Hohlräume entwickeln und dadurch eine erhöhte Deckkraft liefern, ohne dabei den ursprünglichen Oberflächenglanz zu verlieren.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass eine gleichmässige zweiphasige Mischung von Polyamid und 2-30S, berechnet auf das Gesamtgewicht der Mischung, Poly-(alkylenäther)-glykol mit 2-3 C-Atomen in der Alkylengruppe und einem Molekulargewicht von mindestens 2000 hergestellt und nach dem Schmelzspinnverfahren versponnen und verstreckt wird und dass aus den ersponnenen Fasern ein Teil des Poly-(alkylen äther)-glykols extrahiert wird.
Gegenstand des vorliegenden Patentes sind ferner nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltene Fasern, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie eine Mehrzahl in Längsrichtung verlaufender enger Kanäle aufweisen und das Poly-(alkylenäther)-glykol in den Fasern in Form von länglichen Partikeln verteilt ist, deren längste Dimension zur Faserlängsachse parallel verläuft, und dass die Fasern ein Kernmagnetresonanz-Scheitelverhältnis von mindestens 1,5, gemessen in einer trokkenen Stickstoffatmosphäre, haben.
Die Poly-alkylenäther)-glykole, die dem Polyamid einverleibt werden, können aus Athylenoxyd oder Propylenoxyd oder aus Äthylenoxyd und Propylenoxyd hergestellt werden, d. h. die Produkte enthalten 2 bis 3 Kohlenstoffatome in der Alkylengruppe, wobei 2 der 3 Kohlenstoffatome intralinear an Äthersauerstoffatome gebunden sind. An den endständigen Kohlenstoffatomen der Kette sitzen Hydroxylgruppen. Im Glykolmolekül können Reste von Kupplungsverbindungen oder die Kettenbildung einleitenden Mittel, wie Bis-phenol, anwesend sein. Die Poly-(alkylenäther)-glykole müssen Molekulargewichte von mindestens 2000, vorzugsweise mindestens 10 000, haben. Die Glykole dürfen sich nicht im Polyamid lösen oder mit diesem in merklichem Ausmass in Reaktion treten.
Das Poly-(alkylenäther)-glykol muss in dem Polyamidfaden in Form stäbchenförmiger Teilchen beispielsweise von einem Durchmesser von 0,05 bis 0,7 Mikron und einer Länge von mehr als 3 Mikron gleichmässig verteilt sein. Polyätherglykol-Teilchen von einem gerin geren Durchmesser oder einer geringeren Länge tragen offenbar nicht merklich dazu bei, der Faser Leitfähigkeit zu erteilen. Polyätherglykol-Teilchen von einem grösseren Durchmesser als 0,7 Mikron lassen sich zu leicht auswaschen. Die bevorzugten Teilchen liegen in einem Durchmesserbereich zwischen 0,1 und 0,4 Mikron und haben eine Länge von mindestens 8 Mikron.
Es ist überraschend, dass die im Faden verteilten Polyätherglykol-Teilchen diesem eine genügende Leitfähigkeit erteilen, um statische Ladungen wegzuführen, da die Teilchen bei mikroskopischer Prüfung nicht mit einander in Verbindung zu stehen scheinen. Es ist anzunehmen, dass die Leitfähigkeit nur wegen der langgestreckten Form und der überlappenden Verteilung der Polyätherglykol-Teilchen möglich ist.
Fasern, in welchen die Polyalkylenäther-Teilchen richtig verteilt sind, um optimale Leitfähigkeit zu ergeben, zeichnen sich weiter dadurch aus, dass sie bei Raumtemperatur eine molekulare Bewegung wie ein fliessfähiges Medium zeigen, wie es sich aus dem Kernmagnetresonanzspektrum ergibt. Das für Nylon typische Kernmagnetresonanzspektrum zeigt einen breiten Absorptionsbuckel (hump), was einer beschränkten molekularen Bewegung entspricht. Dieser Buckel ist von einem kaum sichtbaren, sehr schmalen Scheitel (peak) überlagert, der einer schnellen Protonenbewegung entspricht. Der schmale Scheitel wird bei Zusatz des Poly (alkylenäther)-glykols stark erhöht. Das Verhältnis der Höhe des schmalen Scheitels zur Höhe des Buckels (das Kernmagnetresonanz-Scheitelverhältnis ) ist ein Mass der relativen Menge an schneller Protonenbewegung, die ein Typ von fliessartiger Beweglichkeit ist.
Dieses Scheitelverhältnis stimmt gut mit der Leitfähigkeit der nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Fasern überein, wie aus den Beispielen hervorgeht.
Sein Wert kennzeichnet deshalb die Fadenstruktur, welche elektrische Leitfähigkeit aufweist. Das Kernmagnetresonanz-Scheitelverhältnis ist deshalb gut dazu brauchbar, um die Wirkung der Verteilung und Konzentration des Polyäthers summarisch zum Ausdruck zu bringen.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann das Polyätherglykol mit den monomeren Bestandteilen vor deren Polymerisation vermischt werden.
Nach beendeter Polymerisation wird das Gemisch von Polyätherglykol und Polyamid zu Fasern versponnen, die anschliessend durch Extraktion von einem Teil des Polyätherglykols befreit und verstreckt werden, wobei die Extraktion vor oder nach dem Verstrecken durchgeführt werden kann. Diese Fasern können in ein Gewebe mit guten antistatischen Eigenschaften umgewandelt werden.
Man kann auch das Polyätherglykol direkt mit einem vorher hergestellten faserbildenden Polyamid vermischen. Dies stellt eine besonders gut brauchbare Methode für Polyätherglykole dar, die wärmeempfindlich sind und dazu neigen, bei der Spinntemperatur von Polyamiden einer Oxydation bzw. einem Abbau zu unterliegen. Das Gemisch aus Polyätherglykol und Polyamid wird in Form einer Schmelze zu Fasern versponnen. Der Mischvorgang ist wesentlich, um das Poly ätherglykol genügend gleichmässig im Polyamid zu verteilen. Gewöhnlich reicht es aus, die Komponenten in einem Schneckenextruder zu schmelzen, obgleich infolge der hohen Schmelzviskosität des Polyamids und der erheblich niedrigeren Viskosität des bevorzugten Poly ätherglykols mechanisch arbeitende Mischer noch wirk- samer sind.
Ein übermässiges Durchmischen muss vermieden werden, da dies die Ausbildung der zweiphasigen Streifenstruktur mit dem richtigen Bereich der Teilchengrösse beeinträchtigen kann.
Das Polyätherglykol wird der zweiphasigen Mischung in Mengen von 2-30S, berechnet auf deren Gesamtgewicht, zugesetzt; 3-15 MO werden bevorzugt.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Polyamide sind die aus der Schmelze verspinnbaren synthetischen linearen Polyamide, die aus Monoamino-monocarbonsäuren oder ihren amidbildenden Derivaten oder aus geeigneten Diaminen und Dicarbonsäuren oder ihren amidbildenden Derivaten hergestellt werden. Typische Beispiele hierfür sind die aus einem aliphatischen Diamin und einer aliphatischen Säure hergestellten Polyamide, wie Polyhexamethylenadipamid, Polycaproamid (d. h. Nylon 66 und Nylon 6) und Polyundecansäureamid. Geeignet sind auch Polyamide, welche zweiwertige aromatische oder cycloaliphatische Reste enthalten, beispielsweise Polyhexamethylenisophthalamid. Es kommen nur diejenigen Polykondensate und Copolykondensate in Betracht, die aus der Schmelze versponnen werden können.
Eine weitere Klasse geeigneter Polyamide, die keine wiederkehrenden aromatischen Introcarbonamid-Einheiten enthalten, sind die aus Piperazin hergestellten Polykondensate, z. B. aus Piperazin und Adipinsäure und dergleichen. Man kann auch schmelzverspinnbare Copolyamide und Polyamidgemische verwenden.
Durch die im erfindungsgemässen Verfahren erfolgende Extraktion der die Polyätherglykol-Teilchen enthaltenden Fasern wird ein Teil des Polyätherglykols extrahiert. Dadurch bleiben innere Hohlräume zurück, welche die Deckkraft und die schmutzverbergende Wirkung des Fadens erhöhen. Infolge der kapillaren Kräfte innerhalb der Faser bleibt genügend Polyätherglykol zurück, dass die Faser mindestens siebenmal so leitfähig wie nichtmodifiziertes Nylon bei 300 relativer Feuchte ist. Nach der Extraktion muss beispielsweise mindestens l Xo Polyätherglykol in der Faser zurückbleiben.
Die Entfernung eines Teils der Polyätherverbindung aus der synthetischen Faser kann durch eine einfache wässrige Extraktion erfolgen. Diese Behandlung kann in jeder beliebigen Stufe der Faserherstellung vorgenommen werden, d. h. an der ersponnenen Faser vor oder nach der Verstreckung. Es können Stapelfasern, Endlosfilamente, Filamentkabel oder Flockfasern gewaschen werden.
Ein einfaches Abkochen reicht gewöhnlich aus, um die gewünschte Menge der Polyätherverbindung zu entfernen, aber das Verfahren kann auch zweckmässig mit einer Schmutzentfernung durch Anwendung eines alkalischen Waschmittels und/oder Detergens natürlicher oder synthetischer Herkunft kombiniert werden. Stark alkalische Lösungen müssen vermieden werden, wenn man alkaliempfindliche Fasern behandelt. Es kann zuweilen erwünscht sein, der Behandlungsflüssigkeit ein Quellmittel zuzusetzen, um eine maximale Extraktion des Polyäthers bei maximalem Undurchsichtigwerden der Faser zu erzielen. Die üblichen Waschverfahren sind recht zufriedenstellend.
Hohe Konzentrationen an Polyätherverbindung lassen sich gewöhnlich leichter auf niedrige Werte extrahieren als niedrige Ausgangskonzentrationen.
Für diejenigen Produkte, in denen eine maximale Deckkraft und maximaler Oberflächenglanz erforderlich sind, werden hohe Konzentrationen (d. h. 7 bis 15,) an linearem Poly-(äthylenäther)-glykol eingesetzt. Nach dem Waschen beträgt der Polyätherrestgehalt im Polyamid etwa 2 bis 3 %, was einen zufriedenstellenden antistatischen Schutz ergibt.
Im allgemeinen bietet eine Konzentration des Polyalkylenäthers in der Faser von mehr als 30% keinen Vorteil, und oft ist diese unerwünscht, weil hierdurch das Spinnen erschwert oder sogar unmöglich gemacht wird. Indessen kann man auch grössere Mengen mit dem Ausgangspolymer vermischen und dieses Gemisch anschliessend der Spinnmischung zusetzen.
Die Extraktionsstufe kann durchgeführt werden, während die Fasern gegen Schrumpfen gespannt gehalten werden; man kann auch ein Schrumpfen in jedem beliebigen Ausmass erlauben. Eine maximale Bauschigkeit und Sprungelastizität wird erzielt, wenn man die Fasern während der Extraktion der freien Retraktion iiberlässt.
Die im erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Fasern können jede beliebige Form aufweisen, z. B. von Plexusfilamenten (Netzwerkfilamente), Endlosfilamenten, Stapelfasern oder Flock. Die beschriebenen Fasern können in Form von Filamenten eine Komponente eines Mischgarnes bilden, in welchem Filamente aus zwei oder mehr unterschiedlichen Komponenten gleichzeitig versponnen werden, um ein gemischtes Multifilamentgarn zu erhalten, oder sie können eine Komponente eines Heterofilamentes darstellen, bei welchem die einzelnen Komponenten nebeneinander oder als Mantel und Kern angeordnet sind. Man kann das Garnbündel auch trennen und die getrennten Teile unterschiedlich behandeln, wodurch unterschiedliche Schrumpfung und Bauschigkeit erhalten werden.
Die beschriebenen Fasern können auch geeignete Lichtstabilisatoren, Absorptionsmittel für UV, Mattierungsmittel, Pigmente, Farbstoffe und dergleichen enthalten. Mattierungsmittel und Pigmente können vor, zusammen, mit oder nach dem Zusatz des Polyäthers beigefügt werden. Es ist oft erwünscht, ein Oxydationsschutzmittel zuzusetzen, wie sie z. B. in den USA-Patentschriften Nrn. 2510777 und 2981715 genannt sind. Von diesen ist Natriumphenylphosphinat bevorzugt. Substituierte Phenole sind ebenfalls wirksam.
Andere polymere Zusätze (z. B. Polyvinylpyrrolidon) können in den beschriebenen Fasern enthalten sein, z. B. um die Löslichkeit des Polyäthers zu erhöhen, um die Extraktion zu erleichtern oder zu erschweren oder um die Anfärbbarkeit und das Anschmutzen, die Knitterfestigkeit, den Griff, das Wasserabstossungsvermögen, das Saugvermögen, die Festigkeit, die Dehnung, den Modul oder den Schmelzpunkt der Faser zu beeinflussen.
Die beschriebenen Fasern können zur Herstellung jedes beliebigen Typs von gewirkten, gewebten oder ge filzten Produkten verwendet werden. Die Fasern können für sich allein verwendet oder mit anderen Fasern natürlicher oder synthetischer Herkunft gefacht oder vermischt werden. Sie lassen sich leicht anfärben, bleichen, pigmentieren, bedrucken und dergleichen. Sie können wärmefixiert, gezwirnt, gekräuselt oder einer beliebigen Kombination derartiger Massnahmen unterworfen werden. Sie können zu Trikot, Jersey, Gewebe, Satinet, Rundstrickware oder Cottonstrumpf gewirkt werden. Sie können für sich allein oder in Kombination mit anderen Fasern gewebt werden, z. B. zu Taft, Köper, Atlas, Krepp und dergleichen. Die Fasern sind besonders wertvoll im Flor von Florwaren, wie Samt, Plüsch, Vorlegern, Teppichen und künstlichen Pelzen.
Vorleger und Teppiche aus diesen Fasern sind infolge ihrer antistatischen Ausrüstung, ihres ansprechenden Glanzes und der Undurchsichtigkeit in Kombination mit einem unerwartet hohen Schmutzabweisungsvermögen besonders gut brauchbar. Die antistatische Ausrüstung der Fasern ist oft so wirkungsvoll, dass sie schon in geringer Menge ausreichen, um in einem Gewebe in Kombination mit nichtmodifizierten hydrophoben Fasern die Neigung zur statischen Aufladung auf einen brauchbaren Wert zu senken.
In den nachfolgenden Beispielen bedeuten Teile und Prozentangaben stets Gewichtsangaben, wenn nichts anderes angegeben ist.
Die statische Aufladung wird als Gleichstromwiderstand in Ohm-Flächeneinheit (die Einheit der Fläche ist dabei unwesentlich) angegeben. Dieser Wert wird nach der A.A.T.C.C.-Methode C-76-59 parallel zur Oberfläche bei der angegebenen Temperatur und Feuchtigkeit bestimmt. Die Zahlenwerte werden als log R angegeben, also dem dekadischen Logarithmus des Widerstandes in Ohm. Hohe Werte zeigen die Neigung an, eine statische Ladung aufzunehmen und zurückzuhalten.
Beispiel 1
Eine 48Sige wässrige Lösung von Hexamethylendiammoniumadipat (Nylonsalz 66) und 0,3 Mol.% einer 25% eigen wässrigen Essigsäurelösung, bezogen auf das Salz, als Viskositätsstabilisator, werden in einen Rührautoklav eingeführt. Dieser wird verschlossen und erhitzt.
Es wird eine genügende Menge einer wässrigen Lösung von Polyäthylenätherglykol vom MG 20000 zugesetzt, dass die Konzentration 15SS vom Gewicht des nichtmodifizierten Polyhexamethylenadipamids beträgt.
Nach der Polymerisation hat das Polymer eine relative Viskosität von 34,4 (Definition der relativen Viskosität: USA-Patent Nr. 2385 890). Dieser Ansatz von modifiziertem Polymer wird als Probe A bezeichnet.
Weitere Ansätze werden mit den in Tabelle I angegebenen Mischungen durchgeführt. Aus jedem Ansatz werden Fasern schmelzgesponnen, verstreckt, extrahiert und zu Geweben verarbeitet.
Die log-R-Werte für die Ausgangsfasern sind in Tabelle I angegeben. Die daraus hergestellten Gewebe werden dann eine Stunde kochend gewaschen und darauf getrocknet; dann wird wieder log R bestimmt. Der Polyäthergehalt der gewaschenen Gewebe wird ermittelt, indem man den Gewichtsverlust beim Waschen bestimmt, wobei man die normale Menge an Appretur und Ausrüstung in Rechnung stellt, die hierbei ebenfalls entfernt wird.
Die Gewebe haben sowohl im ungewaschenen als auch im gewaschenen Zustand ein ebenso grosses antistatisches Verhalten wie Baumwolle, für welche log R etwa 13 beträgt. Zum Vergleich beträgt bei einem nichtmodifizierten Nylon 66 log R über 15. Ein Öltropfen, der auf ein gewaschenes Gewebe der Probe A aufgebracht wird, verbreitet sich in geringerem Umfang und wird vollständiger durch Abtupfen entfernt als ein Öltropfen, der auf ein nichtmodifiziertes Nylongewebe aufgebracht worden ist.
Tabelle I
Probe A B C
Polyäther, Molekulargewicht 20000 20000 200000
Zugesetzte Menge, % 15 10 10
Log R1 der Ausgangsfaser 12,1 12,5 11,2 nach Extraktion in der Faser verblieben 1, % 34 2-3 8
Log R nach 40maliger Waschbehandlung des Gewebes 12,8 13,3 3
Log R nach milder Waschbehandlung und Wärme- 11,4 11,9 11,6 fixierung des Gewebes
Log R nach Wärmefixierung und lstündiger forcierter 13,0 13,1 12,7
Waschbehandlung des Gewebes
Log R nach Wärmefixierung und 40maliger 12,2 12,5 5
Waschbehandlung des Gewebes
Log R nach Wärmefixierung und 10maliger Trocken- 11,4 12,0 0 reinigung3 des Gewebes 1 bei 250 C und 30% relativer Feuchte forciert Waschbehandlung, 1 Stunde beim Sieden,
in wässrigem Medium, das 0,125% Natrium laurylsulfat und 0,1% Trinatriumphosphat enthält 3 trocken gereinigt in Perchloräthylen, unter Verwendung von 4% einer Natriummahagoniölsulfonat
Trockenreinigungsseife
Andere Proben der Gewebe werden einer normalen Waschbehandlung zur Entfernung der Appretur und Wärmefixierung unterworfen, und es wird log R ermittelt. Weitere Behandlungen sind eine forcierte Waschbehandlung nach der Wärmefixierung, eine 40malige Heimwäsche und ein 1 Omaliger Standard-Trockenreinigungszyklus unter Verwendung einer üblichen Trokkenreinigungsseife. Log R dieser Proben ist in Tabelle I angegeben.
Wenn ein höhermolekulares Polyätherglykol verwendet wird, erzielt man eine bessere Beständigkeit davon. Die dadurch erzielten Vorteile bleiben in der üblichen Heimwäsche und beim Chemischreinigen erhalten.
Die Fasern A, B und C enthalten kein Mattierungsmittel und zeigen den für nichtmattierte Polyamidfasern typischen Oberflächenglanz. Vor dem Extrahieren zeigen sie die für nichtmattierte Fasern typische, verhältnismässig niedrige Deckkraft. Nach der Extraktion haben jedoch die Fasern eine Deckkraft, welche diejenige von Fasern ähnlichen Aufbaus, die 0,3 bis 2,0 % TiO2 enthalten, überschreitet. Ausserdem haben die daraus hergestellten Gewebe einen trockenen Griff.
Bei der mikroskopischen Prüfung von Längsschnitten der extrahierten Fasern der Probe A zeigt sich, dass die Faser viele enge Kanäle aufweist; diese erscheinen im Querschnitt als kreisförmige Hohlräume. Die Hohlräume stellen natürlich Volumenelemente dar, aus denen die Polyätherphase durch Extraktion entfernt worden ist. Diese Hohlräume streuen einfallendes Licht und ergeben Fasern und somit ein Gewebe von hoher Deckkraft.
Die extrahierte Probe B hat eine etwas grössere Deckkraft als die extrahierte Probe C, da beim Extrahieren ein grösserer Anteil des Polyätherglykols entfernt wird.
Die Dimensionen einer trockenen Faser A sind vor und nach der Extraktion im wesentlichen die gleichen.
Da die extrahierte Faser Hohlräume enthält, ist sie notwendigerweise weniger dicht. Dichtebestimmungen der Faser A ergeben eine Dichte von 1,04 nach der Extraktion im Vergleich zu 1,14 vor dieser Behandlung; der letztgenannte Wert entspricht demjenigen von nichtmodifiziertem Nylon 66. Es entsteht also hierbei ein leichteres Gewebe.
Bei der Extraktion des Polyätherglykols aus den Polyamidfasern wird eine ganz ungewöhnliche Quellerscheinung beobachtet. Es wird der Durchmesser einer Faser der Probe A (vor der Extraktion), in Wasser eingetaucht, bei allmählich zunehmenden Temperaturen bestimmt; das Ergebnis ist in Tabelle II als prozentuale Quellung ausgedrückt, bezogen auf den ursprünglichen Faserdurchmesser (trocken, bei etwa 250 C).
Tabelle II
Temperatur Quellung, % 250 C trocken 0 250 C nass 5
500C 5
750C 5 1000 C 65
Im Vergleich dazu quillt nichtmodifiziertes Nylon 66 beim Sieden um nicht mehr als etwa 5 bis 6 %.
Wenn der Versuch mit einer extrahierten Faser wiederholt wird, quillt die Faser nur um etwa 5 bis 6%.
Das zeigt, dass das hohe Quellvermögen nur einmal auftritt, wenn das Polyätherglykol aus der Faser extrahiert wird. Die hohe Quellbarkeit ergibt Veränderungen im Gewebeaufbau, wodurch Gewebe von höherer Bauschigkeit und seidenartigem Griff entstehen, wie in Beispiel 3 gezeigt ist.
Man löst einen Anteil des Polymers von Probe A in Beispiel 1 in 98 % iger Ameisensäure und erspinnt hieraus Fasern nach der Technik des Trockenspinnens.
Nach dem Verstrecken und der Extraktion beträgt log R für diese trockengesponnene Faser 14,0. Beispiel 2
Wenn sehr hochmolekulare Polyäthylenätherglykole eingesetzt werden, ist es im allgemeinen erwünscht, die Vermischung des Zusatzmittels mit dem Polykonden satsubstrat in der Schmelze vorzunehmen, da selbst verdünnte Lösungen des Polyäthers eine sehr hohe Viskosität haben. Polyhexamethylenadipamid der relativen Viskosität 60 wird in einem Schneckenextruder geschmolzen und einem Mischer zugeführt. Gleichzeitig wird in einem zweiten Schneckenextruder in getrennten Ansätzen (A, B und C) Polyäthylenätherglykol vom MG 200 000, 500 000 und 3 000 000 geschmolzen und ebenfalls dem Mischer zugeführt, in welchem die Komponenten mechanisch durchmischt werden.
Die Beschikkungsgeschwindigkeiten werden so eingestellt, dass ein Produkt entsteht, welches 7,5 % Polyätherglykol enthält.
Ein Multifilament wird ersponnen, extrahiert, verstreckt und zu einem Taftgewebe verarbeitet. Die Fasern haben vor der Extraktion einen log-R-Wert von 11,6, der sich nach der Extraktion auf 13,1 erhöht. Die Undurchsichtigkeit der Gewebeproben ist umgekehrt proportional dem Molekulargewicht des als Zusatzmittel verwendeten Polyäthylenoxyds, wie Tabelle III zeigt:
Tabelle Ill
Probe A Probe B Probe C Molekulargewicht des Polyäthers 200000 500 000 3 000 000 Undurchsichtigkeit nach der Waschbehandlung sehr stark mittel niedrigster Wert
Beispiel 3
Ein 34fädiges 70-den-Garn aus Polyhexamethylenadipamid-Filamenten von Y-förmigem Querschnitt wird nach dem für Probe A in Beispiel 1 angegebenen Verfahren hergestellt und extrahiert. Das Polymergemisch enthält 15 uo Polyätherglykol vom MG 20 000.
Ausserdem wird ein entsprechendes 34fädiges, 70-den-Garn aus nichtmodifizierten Polyhexamethylenadipamid-Filamenten (von gleichem Querschnitt) als Kontrolle hergestellt.
Aus diesen Garnen werden Gewebe von gleichem Aufbau hergestellt, und zwar sowohl in Leinwandbindung als auch in Körperaufbau. Die Gewebe werden eine Stunde beim Sieden in einem 0,5 S synthetisches Detergenz enthaltenden Medium gewaschen, dann in entspanntem Zustand 3 Minuten bei 1800 C wärmefixiert und anschliessend gefärbt.
Die Bauschigkeit der Garne ist in Tabelle IV angegeben:
Tabelle IV
Einstellung der Flächengewicht Bauschigkeit behandelten der Fertigware der Fertigware
Gewebe gim2 cm3/g Leinwandbindung
Polyäthergemisch 120 X 80 61,7 2,8 nichtmodifizierte Kontrollprobe 112 X 94 73,2 1,77 Köper
Polyäthergemisch 120 X 100 65,1 2,58 nichtmodifizierte Kontrollprobe 114 X 108 77,0 1,75
Von einem Querschnitt (senkrecht zum Kettgarn) des Testgewebes mit Leinwandbindung, das Polyätherglykol enthält, wird eine Mikro aufnahme bei hoher Vergrösserung gemacht, welche zeigt, dass die Faserbündel kompakt sind und das Schussgarn eine ausgeprägte Webkräuselung angenommen hat, was die Bauschigkeit des Gewebes erhöht.
Im Gegensatz dazu zeigt die Mikroaufnahme des nichtmodifizierten Kontrollgewebes, dass die Faserbündel flach und eben und die Webkräuselung praktisch unbedeutend ist.
Beispiel 4
Eine Lösung von 3860 g Caprolactam, 681 g Poly äthylenoxydglykol vom MG 20000 und 454 g HoO wird in einen Autoklav eingeführt und, wie in Beispiel 1 angegeben, polymerisiert. Das Nylon 6 enthält 15% der Polyätherverbindung. Aus der Masse werden Fasern gesponnen.
Log R der ersponnenen Fasern beträgt vor der Extraktion 12,8. Dieser Wert erhöht sich nach dem Extrahieren auf nur 13,1. Log R von nichtmodifiziertem Nylon 6 beträgt 15,0.
Beispiel 5
Es wird ein Schmelzgemlsch hergestellt, indem man 95 Teile Polyhexamethylenadipamid-Schuppen mit 5 Teilen Polyäthylenätherglykol vom MG 20 000 112 Stunde unter Stickstoff bei 2850 C verrührt. Dieses Gemisch wird in einem Schneckenextruder geschmolzen und aus einer Spinndüse versponnen. Die Fasern werden verstreckt und dann eine Stunde abgekocht. Log R der Faser beträgt 12,2. Eine Mikroaufnahme der Faser A zeigt ein streifiges Aussehen, das für richtig verteiltes Polyätherglykol charakteristisch ist.
Man wiederholt diesen Versuch mit der Massgabe, dass 95 Teile Polyhexamethylenadipamid-Schuppen auf 1000 C erhitzt und mit 5 Teilen Polyäthylenätherglykol vom MG 20000 durchmischt werden. Der Polyäther ist bei 1000 C eine Flüssigkeit, so dass er über die Oberfläche der Nylon-Schuppen verhältnismässig gleich mässig verteilt wird. Das Polymergemisch (als Ansatz B bezeichnet) wird in einen mit Stickstoff gespülten, beheizten Zylinder eingebracht, dessen eines Ende mit einem Sandfilter und einer Spinndüse verschlossen ist.
Nachdem das Polymer bis zum vollständigen Schmelzen erhitzt ist, wird das geschmolzene Gemisch mittels eines Kolbens durch die Öffnungen der Spinndüse ausgepresst.
Die Fasern werden abgeschreckt und wie oben verstreckt. Log R der Fasern nach dem Verstrecken und Extrahieren beträgt 13,9, also nur etwas weniger als der Wert von 14,1 für nichtmodifiziertes Nylon 66. Obgleich die Fasern streifig aussehen, ist die Polyätherphase in B weniger gleichmässig verteilt als in A. Wenn die Proben getrocknet werden, indem man trockenen Stickstoff über sie leitet, zeigt Probe A ein Kernmagnetresonanz-Scheitelverhältnis von 4,1 im Vergleich zu 1,4 für B. Der Wert für nichtmodifiziertes Nylon 66 beträgt 0,3.
Beispiel 6
85 Teile Polyhexamethylenadipamid und 15 Teile Polypropylenätherglykol vom MG 2000 werden schmelzvermischt, indem man die beiden Komponenten Stunde unter Stickstoff bei 2850 C rührt. Die Schmelze wird durch eine Spinndüse ausgepresst, das Faserbündel verstreckt und eine Stunde kochend extrahiert. Log R beträgt nach dem Extrahieren 12,2. Eine Mikroaufnahme der Faser zeigt die Anwesenheit von stark streifigen Einschlüssen des Polypropylenätherglykols.
Wenn man diesen Versuch unter Verwendung eines Polytetramethylenätherglykols vom MG 2000 anstelle des Polypropylenätherglykols verwendet, beträgt log R der extrahierten Faser 14,6, was im wesentlichen der nichtmodifizierten Nylon-Kontrollprobe entspricht. Der antistatische Schutz ist nicht zufriedenstellend.
Beispiel 7
Aus einer 55 % igen wässrigen Lösung des Salzes von Bis-(paraaminocyclohexal)-methan und Azelainsäure wird in einem Autoklav ein Polymer hergestellt. Je Mol Polyamidsalz werden 7,9 Millimol Essigsäure zugesetzt. Als Oxydationsschutzmittel werden t/2% (bezogen auf das Gewicht des fertigen Poymers) Natriumphenylphosphinat zugesetzt. Eine 25 % ige wässrige Lösung eines Polyäthylenätherglykols vom MG 20 000 wird in ausreichenden Mengen zugesetzt, um die in Tabelle V angegebenen Konzentrationen zu erreichen.
Nach der Polymerisation wird ein Faserbündel bei einer Temperatur von 2800 C durch eine 5-Loch-Spinndüse aus der Schmelze ersponnen und mit einer Geschwindigkeit von 180 m/Min. aufgenommen. Das Faserbündel wird dann über einen Verstreckungsstift von 7,6 cm Durchmesser bei 1500 C mit einer Geschwindigkeit von 46 m/Min. um das 3fache der ursprünglichen Länge verstreckt. Nach lstündiger Extraktion werden die in Tabelle V angegeben log-R-Werte erhalten. Bei einem zweiten Versuch mit nichtextrahierten Fasern wird die prozentuale Volumenvergrösserung bei unterschiedlichen Wassertemperaturen ermittelt. Es wird ein aussergewöhnlicher Quellungsgrad beobachtet, besonders bei Probe b, welche die grössere Menge von Zusatzmittel enthält.
Die e
Tabelle VI
Konzentration an Polyäther Log R % % (nach stündigem Abkochen)
A 0 (Kontrollprobe) 15,3 +
B 2 13,3
C 4 12,4
D 8 11,8
Aus der Tabelle geht hervor, dass ein Zusatz von 2% Polyäthylenätherglykol zum Nylon eine erhebliche Erhöhung der Leitfähigkeit zur Folge hat.
Beispiel 9
Ein 13fädiges, 40-den-Nylongarn, welches 15 % Polyäthylenätherglykol vom MG 20 000 enthält und wie Ansatz A von Beispiel 1 hergestellt und extrahiert ist, wird nach Trikotwirkart zu Test-Unterkleidern (A) verarbeitet. Diese Test-Unterkleider (A) werden mit Kontrollkleidungsstücken aus üblichem mattiertem (2 % Tier) Nylontrikot (B) und Baumwollbatist (C) nach einer subjektiven Komfortbewertung bezüglich der antistatischen Ausrüstung in Vergleich gesetzt. Jedes der Teststücke wird von zwei Frauen getragen und nach der Trageunannehmlichkeit bewertet, die von der Aufnahme statischer Ladungen bei gelenkten Bedingungen von Feuchtigkeit (20 %) und Temperatur (360 C) herrührt. Vor der Begutachtung wird jedes Unterkleid einer 10malignen Standard-Waschbehandlung unterworfen.
Weder bei dem Test A noch bei der Baumwollkontrollprobe C ergibt sich ein wahrnehmbarer Hinweis auf eine statische Aufladung oder deren Wirkungen; beide Proben werden als von statischer Aufladung frei bewertet. Die Nylon-Kontrollprobe (B) jedoch ergibt eine beträchtliche statische Aufladung, so dass sie an der Versuchsperson festklebt und bei Entfernen eine hörbare statische Entladung (Knistern) ergibt.
Die Deckkraft des Testgewebes A und der mattierten Nylon-Kontrollprobe B werden miteinander verglichen, indem man die Lichtdurchlässigkeit und das Reflexionsvermögen bestimmt. Das Ergebnis dieser Messung, das für jedes Gewebe auf das gleiche Einheitsgewicht umgerechnet ist, ist in Tabelle VII angegeben:
Tabelle VII
Test A Kontrollprobe B Durchgelassenes Licht, % 10,0 14,0
Reflektiertes Licht, % 75,0 67,0
Das Testgewebe A, welches kein TiO2 enthält, hat ein besseres Deckvermögen als die Kontrollprobe B, welche 2,0 % Mattierungsmittel enthält.
Beispiel 10
Teppichstapelfaser aus modifiziertem Nylon (A) wird aus einem Schmelzgemisch von Polyhexamethylenadipamid, welches 10 % Polyäthylenätherglykol vom MG 20000 enthält, hergestellt. Die Stapelfaser wird extrahiert, blindgefärbt und dann mit der gleichen Gewichtsmenge von nichtmodifizierter Hexamethylenadipamidstapelfaser (B) vermischt, welche t/2 Stunde in Perchloräthylen gewaschen worden war, um jegliche Spinnausrüstung zu entfernen. Das Gemisch von A und B wird auf einer Streichgarnkrempel kardiert, versponnen und zu einem 69 cm breiten Schlingenflorteppich gewebt. Während der Verarbeitung wird dem Stapelfasergemisch keine Ausrüstung zugesetzt.
Ein 1,22 m langes Stück dieses Teppichs wird auf seine Neigung zur statischen Aufladung geprüft, indem man die elektrostatische Spannung bestimmt, die von einer darüberschreitenden Person erzeugt wird. Es wird eine Spannung von 6,6 KV beobachtet. Das ist viel besser als der Wert von 10 bis 12 KV für einen Teppich aus nichtmodifiziertem Nylon der Faser B, und dieser Wert liegt eng bei dem Wert von 5 KV für einen angeschmutzten Wollteppich. Die Analyse des modifizierten Nylons B ergibt, dass die extrahierte Stapelfaser 4,1 1% Polyäthylen ätherglykol enthält.
Es wird ein dritter Anteil C der Teppichstapelfaser hergestellt und extrahiert, welche 15 % Polyäthylenätherglykol vom MG 20 000 enthält. Wenn 10 % der Stapelfaser C mit 90 % nichtmodifiziertem Nylon 66 vermischt werden, hat das aus diesem Gemisch ersponnene Garn einen log-R-Wert von 13,2. Dieser Wert steht dem Wert von 14,8 für ein Garn aus nichtmodifiziertem Nylon B vorteilhaft gegenüber.
Hieraus geht hervor, dass selbst geringe Mengen wie 10 Ges.40 von nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Nylonstapelfasern eine bedeutende antistatische Wirkung haben, wenn sie mit 90 Ges.% der herkömmlichen Nylon-66-Fasern vermischt werden.