Verfahren zur Entfernung von monomerem Lactam aus Polyamid. Polymerisate von e-Caprolactam enthalten bekanntlich noch<B>1.0</B> bis 12 % niedermolekulare Anteile, die aus monomerem, dimerem und trimerem e-Caprolactam bestehen. Eine weit gehende Entfernung dieser Substanzen vor dem Spinnen ist unerlä.sslich, da ein zu hoher Extraktrehalt der gesponnenen Fäden zu Schwierigkeiten in der Streekzwirnerei führt.
Zur Entfernung der niedermolekularen Anteile aus dem Polymerisat wurden bisher zwei Wege eingeschlagen: 1. Die Vakuum verdampfung aus der geschmolzenen lIasse, 2. die Extraktion des gesehnitzelten Material mit Wasser. Beim ersten Verfahren konnte der Laetamgehalt bisher nur auf .1 bis 6 % gesenkt werden, was die zur Herstellung von Polyamidseide zulässige Grenze von 2 % weit überschritt.
Der zweite Prozess, die Extrak tion mit Wasser, ist nicht nur zeitraubend, sondern erfordert aueb eine umfangreiche An lage zur Zerkleinerung des festen Polyamids und zur Wiedergewinnung des extrahierten Lactams, das in sehr verdünnter Lösung an fällt. Die extrahierten Schnitzel enthalten 10 bis<B>15%</B> Wasser, das vor der weiteren Ver arbeitung restlos entfernt werden muss. Hier zu ist ein langwieriger Trocknungsprozess not wendig.
Es wurde nun gefunden, dass der Prozess zur Herstellung von verspinnbarein Material aus Polymerisaten von ringförmigen Lae- tamen wesentlich vereinfacht werden kann, wenn erfindungsgemäss das feste Material, z. B. in Form von Schnitzeln oder Bändern, in Abwesenheit von Sauerstoff auf Tempera turen von 130 bis 200 , vorzugsweise 180 , erhitzt wird. Bei dieser Temperatur ver dampft das monomere Lactam, und man er hält ein Polyamid, dessen Gehalt an nieder molekularen Stoffen auf 2 bis 3,5 b' reduziert ist und dessen Wassergehalt gleichzeitig den erwünschten Wert von 0,17o oder weniger besitzt.
Es war überraschend, dass sieh das nach dem erfindungsgemässen Verfahren behan delte Material trotz des höheren Gehaltes an niedermolekularen Stoffen beim Spinnen und Strecken nicht schlechter verhält als Schnitzel mit einem Gehalt von 1 bis 2 % an solchen Stoffen, wie sie durch Extraktion mit Wasser erhalten werden.
Die Ursache ist darin zu suchen, dass die nach der erfindungsgemässen Behandlung im Material verbleibenden niedermolekularen Anteile praktisch nur aus dimerem und tri- merem Lactam bestehen, die, wie Versuche ge zeigt haben, den Spinn- und Streckprozess nicht stören.
Die Erhitzung wird zweckmässig im Va kuum oder in einem Strom völlig sauerstoff freien Stickstoffes bei Atmosphärendruck durchgeführt. Im letzteren Falle ist es zweck mässig, einen geringen Überdruck von wenigen Zentimetern -Wassersäule aufrechtzuerhalten, damit jedes Eindringen von Luft in den Trockner sorgfältig vermieden wird. Der Stickstoff kann über einen Kühler, in dem das verdampfte Lactani kondensiert wird, in üblicher Weise im Kreislauf geführt werden. Das abdestillierte Lactam ist von so hoher Reinheit, dass es ohne weitere Reinigung wie der polymerisiert werden kann.
Die Heizung der Trockner geschieht vor- teilhaft durch einen Dampfmantel oder ein Röhrensystem, das mit Dichlorbenzoldampf beschickt wird, oder indem die notwendige Hitze durch einen überhitzten Stickstoffstrom zugeführt wird.
Sehr vorteilhaft hat sich die Erhitzung durch Ultrarotstrahlen oder Hoch frequenz erwiesen, da hierdurch die Ab destillation des Lactams ungemein beschleu nigt wird.
Bei der Behandlung von Schnitzeln ist es ferner zweckmässig, für eine gute Umwälzung derselben durch Verwendung einer rotieren den Trommel, einer Förderschnecke oder eines Bandtrockners zu sorgen, damit völlig gleich mässiges Material erhalten wird.
Erfindungsgemäss behandelte Schnitzel können ohne weitere Behandlung einer Schmelzeinrichtung zugeführt -Lund verspon nen werden.
Beispiel: 100 kg Schnitzel aus einem Polymerisat von E-Caprolactam mit einem Gehalt von 11,5J an niedermolekularen Bestandteilen und 0,4% Wassergehalt wurden in einem rotierenden Trommeltrockner in einem Strom von gereinigtem Stickstoff (Sauerstoffgehalt < 0,003%) und 0,05 atü Druck durch ein feststehendes, elektrisch beheiztes Röhren System auf 180" erhitzt.
Im verlaufe von 15 Stunden destillierten 8 kg monomeres Lac- tam ab, während in den rein weissen Schnit zeln 2,8 7, Extraktgehalt und<B>0,087,</B> Wasser festgestellt wurden. Diese Schnitzel wurden ohne weitere Behandlung zu Cordseide Nm 34 mit einer durchschnittlichen Reissfestigkeit von 59,5 Rkm und <B>15,6%</B> Dehnung verspon nen.
Process for removing monomeric lactam from polyamide. It is known that polymers of e-caprolactam still contain <B> 1.0 </B> to 12% low molecular weight fractions consisting of monomeric, dimeric and trimeric e-caprolactam. It is essential to remove these substances as far as possible before spinning, since excessive extract content of the spun threads leads to difficulties in the twisting process.
To remove the low molecular weight fractions from the polymer, two approaches have been taken up to now: 1. Vacuum evaporation from the melted lIasse, 2. extraction of the stranded material with water. In the first process, the Laetam content could only be reduced to .1 to 6%, which far exceeded the limit of 2% permitted for the production of polyamide silk.
The second process, extraction with water, is not only time-consuming, but also requires extensive equipment for comminuting the solid polyamide and for recovering the extracted lactam, which is obtained in a very dilute solution. The extracted schnitzel contains 10 to <B> 15% </B> water, which must be completely removed before further processing. A lengthy drying process is necessary here.
It has now been found that the process for the production of spinnable material from polymers of ring-shaped latamen can be significantly simplified if, according to the invention, the solid material, e.g. B. in the form of chips or ribbons, in the absence of oxygen to tempera tures of 130 to 200, preferably 180, is heated. At this temperature, the monomeric lactam evaporates, and he holds a polyamide whose content of low molecular weight substances is reduced to 2 to 3.5 b 'and whose water content at the same time has the desired value of 0.17o or less.
It was surprising that the material treated by the process according to the invention, despite the higher content of low molecular weight substances, does not behave worse than chips with a content of 1 to 2% of such substances as are obtained by extraction with water during spinning and drawing .
The reason is to be found in the fact that the low molecular weight fractions remaining in the material after the treatment according to the invention consist practically only of dimeric and trimeric lactam which, as experiments have shown, do not interfere with the spinning and drawing process.
The heating is expediently carried out in a vacuum or in a stream of completely oxygen-free nitrogen at atmospheric pressure. In the latter case, it is advisable to maintain a slight overpressure of a few centimeters of water column, so that any penetration of air into the dryer is carefully avoided. The nitrogen can be circulated in the usual way via a cooler in which the vaporized Lactani is condensed. The distilled lactam is of such high purity that it can be polymerized without further purification.
The dryer is advantageously heated by a steam jacket or a pipe system that is charged with dichlorobenzene vapor, or by supplying the necessary heat with a superheated nitrogen stream.
Heating by means of ultra-red rays or high frequency has proven to be very advantageous, since this accelerates the distillation of the lactam immensely.
When treating chips, it is also useful to ensure good circulation of the same by using a rotating drum, a screw conveyor or a belt dryer, so that completely uniform material is obtained.
Chips treated according to the invention can be fed to a melting device and spun without further treatment.
Example: 100 kg chips made from a polymer of E-caprolactam with a content of 11.5J of low molecular weight components and 0.4% water content were in a rotating drum dryer in a stream of purified nitrogen (oxygen content <0.003%) and 0.05 atm Pressure heated to 180 "by a fixed, electrically heated tube system.
In the course of 15 hours, 8 kg of monomeric lactam distilled off, while 2.8 7, extract content and <B> 0.087 </B> water were found in the pure white chips. Without any further treatment, these chips were spun into cord silk Nm 34 with an average tensile strength of 59.5 km and <B> 15.6% </B> elongation.