DE19915683A1 - Polyesterfasern und -filamente und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Fasern bzw. Filamente aus überwiegend Polyethylenterephthalat als Faserpolymeres, die 0,1 bis 4 Gew.-% bezogen auf das Faserpolymere, eines Polyamids aus der Gruppe Polyepsiloncaprolactam, Polyamid 12 und amorphem Polyamid 6I/6T, überwiegend in Form von Einlagerungen, enthalten, wobei die Polyamide eine relative Viskosität in bestimmten Bereichen aufweisen und das Polyepsiloncaprolactam eine Teilchengröße von unter 3 mum in der Schmelze aufweist, und überdies in der Polymermischung ein organischer Phosphorstabilisator gegen Gelbverfärbung in einer Menge von 0,02 bis 1,0 Gew.-% enthalten ist, ausgewählt aus der Klasse der Phosphonverbindungen, und wobei zur Herstellung von teilweise orientierten Garnen die Aufwickelgeschwindigkeit für die Filamente bis zu 8000m/min beträgt. DOLLAR A Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung dieser neuartigen Polyesterfasern und -filamente.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Polyesterfasern und -filamente, welche im geringen Umfang weitere Zusatzmittel aufweisen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

EP 00 47 464 B1 beschreibt als Zusatzmittel verschiedene acrylische Polymere, darunter wird insbesondere als polymeres Zusatzmittel für Polyethylenterephthalat (PET) der Polymethacrylsäuremethylester hervorgehoben.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

Diese Aufgabe wird durch die Fasern und die Filamente gemäß Anspruch 1 bzw. durch das Verfahren nach Anspruch 12 gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung enthalten.

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.

Als weiteres erfindungswesentliches Merkmal enthalten diese Polymermischungen einen organischen Phosphorstabilisator aus der Klasse der Phosphonverbindungen. Damit kann überraschenderweise eine Gelbverfärbung weitgehend unterdrückt werden.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Polymermischungen können auch bei hohen Spinngeschwindigkeiten problemlos mittels einer konventionellen Querstromanblasung versponnen werden.

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.

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.

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 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

Der Ausgangspolyester kann aber auch bekannte Zusätze enthalten, um die Fähigkeit der reaktiven Färbung zu modifizieren, wie z. B. Natrium-3,5-dicarboxybenzolsulfonat.

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.

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.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, ohne die Erfindung jedoch darauf einzuschränken.

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.

Beispiel 1

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.-%.

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.

Beispiel 2

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.

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.

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, 5^th 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.

Legende zu den Tabellen 1 bis 3

Die Abkürzungen in den Tabellen 1 bis 3 haben folgende Bedeutungen

Tabelle 3 (Strecktexturierung)

Claims (19)

1. Fasern und Filamente bestehend im wesentlichen aus Polyethylenterephthalat als faser- bzw. filamentbildendem Polymeren, Polyamid als Zusatzpolymeren, sowie wenigstens einem Stabilisator, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern und Filamente bezogen auf das Faserpolymere, 0,1 bis 4 Gew.-%, Polyamid, überwiegend in Form von Einlagerungen, enthalten und das Polyamid ausgewählt ist aus der Gruppe aus Polyepsiloncaprolactam, Polyamid 12 und amorphem Polyamid 6I/6T, wobei das Polyepsiloncaprolactam eine Teilchengröße von unter 3 µm in der Schmelze und eine relative Viskosität, gemessen 1%ig in konzentrierter Schwefelsäure, im Bereich von 2,5 bis 5,2 aufweist, die relative Viskosität des Polyamid 12, gemessen 0,5%ig in m- Kresol, im Bereich von 1,6 bis 2,3 liegt und die relative Viskosität des amorphen Polyamid 6I/6T, gemessen 0,5%ig in m-Kresol, maximal 1,50 beträgt, und in der zum Schmelzspinnen bestimmten Polymermischung wenigstens ein organischer Phosphorstabilisator in einer Menge von 0,02 bis 1,0 Gew.-% enthalten ist, ausgewählt aus der Klasse der Phosphonverbindungen, und wobei zur Herstellung von teilweise orientierten Garnen die Aufwickelgeschwindigkeit für die Filamente bis zu 8000 m/min beträgt.

2. Fasern bzw. Filamente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphonverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe aus 2-Phosphonopropionsäure, Ethoxycarbonyl-Methanphosphonsäurediethylester und Irganox® 1222.

3. Fasern bzw. Filamente nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphonverbindung in einer Menge von 0,05 bis 0,6 Gew.-% in der Polymermischung enthalten ist.

4. Fasern bzw. Filamente nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamid in einer Menge von 0,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Faserpolymere, zugesetzt ist.

5. Fasern bzw. Filamente nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Viskosität im Falle von Polyepsiloncaprolactam im Bereich von 2,8 bis 4,1, gemessen 1%ig in konzentrierter Schwefelsäure, liegt.

6. Fasern bzw. Filamente nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Viskosität des Polyepsiloncaprolactams im Bereich von 2,8 bis 3,7 liegt.

7. Fasern bzw. Filamente nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle von Polyepsiloncaprolactam dessen Teilchengröße in der Schmelze unter 1 µm liegt.

8. Fasern bzw. Filamente nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyepsiloncaprolactam eine Teilchengröße von unter 0,5 µm in der Schmelze aufweist.

9. Fasern bzw. Filamente nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Viskosität im Falle von Polyamid 12 im Bereich von 1,8 bis 2,0, gemessen 0,5%ig in m-Kresol, liegt.

10. Fasern bzw. Filamente nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Viskosität des Polyamid 12 im Bereich von 1,85 bis 1,95 liegt.

11. Fasern bzw. Filamente nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Viskosität im Falle von amorphem Polyamid 6I/6T im Bereich von 1,35 bis 1,45, gemessen 0,5%ig in m-Kresol, liegt.

12. Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen aus Polyethylenterephthalat bestehenden schmelzgesponnenen Fasern und Filamenten durch Polykondensation oder Aufschmelzen des Polyester-Faserpolymeren und anschließendem Schmelzspinnen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Faserpolymeren vor dem Schmelzspinnen 0,1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Faserpolymer, eines Polyamids aus der Gruppe Polyepsiloncaprolactam, Polyamid 12 und amorphem Polyamid 6I/6T sowie ein Stabilisator aus der Klasse der Phosphonverbindungen in einer Menge von 0,02 bis 1,0 Gew.-% und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe zugemischt werden, wobei das Polyepsiloncaprolactam in einer relativen Viskosität, gemessen 1%ig in konzentrierter Schwefelsäure, von 2,5 bis 5,2, das Polyamid 12 in einer relativen Viskosität, gemessen 0,5%ig in m-Kresol, von 1,6 bis 2,3 und das amorphe Polyamid 6I/6T in einer relativen Viskosität, gemessen 0,5%ig in m-Kresol, von maximal 1,50 verwendet wird, im Falle von Polyepsiloncaprolactam die Dispergierung in der Schmelze bis auf eine Teilchengröße von unter 3 µm erfolgt, und wobei zur Herstellung von teilweise orientierten Garnen die Aufwickelsgeschwindigkeit für die Filamente auf bis zu 8000 m/min eingestellt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man als Faserpolymeres Polyethylenterephthalat auswählt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Faserpolymeren 0,5 bis 3 Gew.-% Polyamid zugemischt werden.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphonverbindung ausgewählt wird aus der Gruppe aus 2- Phosphonopropionsäure, Ethoxycarbonyl-Methanphosphonsäurediethylester und Irganox® 1222, und daß die Phosphonverbindung dem Faserpolymeren bei der Polykondensation oder zusammen mit dem Polyamid zugegeben wird.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß man zur kontinuierlichen Modifizierung der Polyethylen­ terephthalatschmelze einen Teil der Schmelze aus dem Hauptschmelzestrom abzweigt, diesen Teilstrom in einen Seitenstrom-Extruder einspeist, dort mit dem Polyamid und gegebenenfalls dem Stabilisator und/oder weiteren Additiven beaufschlagt und diese darin dispergiert, das dispergierte und gemischte Schmelzekonzentrat aus dem Seitenstrom zurück in die Hauptschmelzeleitung führt, dort auf die Endkonzentration verdünnt und anschließend die Schmelzemischung verspinnt.

17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Aufschmelzextruders eine Additivschmelze bestehend aus dem Polyamid und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen erzeugt und diese in den Hauptschmelzestrom aus Polyethylenterephthalat injiziert wird, danach mit Hilfe einer Mischeinrichtung homogenisiert und im Matrix-Polymer dispergiert und anschließend die Schmelzemischung versponnen wird.

18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß von Polyethylenterephthalat-Granulat ausgegangen und dieses in einem Spinnextruder aufgeschmolzen wird, und daß das Polyamid und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe direkt zum Polyethylenterephthalat-Granulat in den Spinnextruder zudosiert und dort im Polyethylenterephthalat dispergiert werden, und man anschließend die Schmelzemischung verspinnt.

19. Verfahren nach Anspruch 16 oder Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamid in Pulverform zudosiert wird.