DD144573A1 - Verfahren zur herstellung von hochmolekularen polymeren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Polymeren, die durch Direktspinnen weiterverarbeitet werden. Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung des technologischen Regimes beim Direktspinnen von Polymeren. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von hochmolekularen Polymeren, das eine Steuerung der Lösungsviskositätserhöhung der Schmelze zwischen Vorpolykondensationsund Spinneinrichtung ermöglicht. Die erfindungsgemäße Lösung sieht ein Verfahren vor, bei dem dem schmelzflüssigen eine Temperatur von 200 bis 300 °C aufweisenden Vorpolykondensat beim Passieren der unter einem Innendruck von 1,5 bis 8,0 kPa stehenden Förderleitung pulsierend in Abhängigkeit des zu erzielenden Reaktionsfortschrittsgrades Naphthalin oder ein in seinen Eigenschaften dem Naphthalin vergleichbarer, gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff zudosiert wird.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Polymeren

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Polymeren, insbesondere Polyäthylenterephthalat, die durch Direktspinnen zu Endlosfäden, Bändern oder Folien weiterverarbeitet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, Polyäthylenterephthalatschmelzen unter Umgehung des Erstarrungsprozesses und des erneuten Aufschmelzens des , Granulates beziehungsweise der Schnitzel direkt zu verspinnen»

Bereits Ludewig weist in "Polyesterfasern, Chemie und Technologie", Akademie-Verlag Berlin, 1975, Seite 223, darauf hin, daß die Polyesterschmelze inl· Gegensatz zur Polyamidschmelze zur Zersetzung neigt* Er führt aus, daß deshaIb hinsichtlich der Betriebssicherheit und der Rentabilität das Direktverspinnen der Schmelze keinerlei Vorteile bietet, da bei einer notwendigen Prozeßunterbrechung infolge betrieblicher

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Störungen stets größere Mengen der sich schnell zersetzenden Schmelze unbrauchbar werden, und auch der Austausch fehlerhafter Spinnchargen schwierig durchzuführen, ist, woraus Ludewig schlußfolgert, daß hinsichtlich der Betriebssicherheit das diskontinuierliche Granulatverfahren für den Spinnprozeß anzuwenden ist, das auch zur Herstellung von Peinseiden ausschließlich benutzt wird.

In der DD-PS 86 465 wird ein Verfahren zur Herstellung hochmolekularer technischer Endlosfäden aus linearen Polymeren vorgeschlagen, mittels dessen es nicht nur möglich sein soll, ausgehend von Granulat Polyesterfäden zu erspinnen, sondern auch, wie auf Seite 6 der genannten DD-PS besehrieben, indem die durch Polykondensation erhaltene Polymer schmelze unter Inanspruchnahme kurzer Zuleitungswege direkt der Spinneinrichtung zugeführt wird. Zur Verringerung des thermischen Abbaus wird die Schmelze mit einem unterhalb der Spinntemperatur liegenden Temperaturniveau gefördert* Das Aufheizen der Schmelze auf Spinntemperatur erfolgt erst vor dem Ausspinnen durch Druckabbau an. einer Ströraungswegverengung· Für das Druckgefälle zwischen Schmelzeerzeugung und Ausspinnen wird auf Seite 5 der genannten DD-PS ein Wert im Bereich von 15 bis 120 MPa genannt, wobei Polyäthylenterephthalatschmelze vorzugsweise einem Druckgefälle zwischen 20 und 80 MPa ausgesetzt werden sollte.

Wie auf Seite 4 der genannten DD-PS ausgeführt ist, weisen die nach dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellten Fäden im Vergleich zum Spinnrohstoff nur einen verhältnismäßig geringen Abfall des Molekulargewichtes sowie eine kleine Kapillarbruchzahl auf·

Im Hinblick auf die Verwendungsfähigkeit dieses Verfahrens für das Direktspinnen sind folgende Nachteile feststellbar:

Das technologische Regime des. vorgeschlagenen Verfahrens ist nur äußerst schwer beherrschbar·

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Infolge der erforderlichen sehr hohen Drucke ist die Abdichtung der einzelnen Vorrichtungselemente sehr schwierig« Der thermische Abbau der Schmelze wird zwar verringert, jedoch nicht völlig unterdrückt, was sich zwangsläufig ingeringen, jedoch keineswegs vernachlässigbaren Schwankungen der textil-physikalischen Parameter der hergestellten Fäden, äußert·

Die Schwankungen der textil-physikalischen Werte werden außerdem noch zusätzlich durch periodische Schmelzeverunreinigungen vergrößert, die offensichtlich aus sich zersetzenden Schmelzebestandteilen herrühren«

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung des technologischen Regimes beim Direktspinnen von Polymeren, insbesondere von Polyäthylenterephthalatschmelze mittels eines einfachen, kostengünstigen Verfahrens©

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Polymeren, insbesondere Po-* lyäthylenterephthalat, zu schaffen, d.as eine Steuerung der Lösungsviskositätserhöhung der Polyethylenterephthalatschmelze zwischen Vcrpolykondensations- und Spinneinrichtung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Polymeren, insbesondere Polyäthylenterephthalat, gelöst, bei dem ein durch Schmelzepolykondensation hergestelltes_$ schsnelzflüssiges aus einem

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Reaktor ausgetragenes Polyäthylenterephthalat-Vorpolykondensat mit einer Intrinsic-Viskosität von mindestens 0,1 in ei~ ne Förderleitung eingespeist und nach deren Passage unter gleichzeitiger Entfernung und anschließender Kondensation der flüchtigen Reaktionsprodukte einer Spinneinrichtung zugeführt wird, welches d.adurch charakterisiert ist, daß dem schmelzflüssigen eine Temperatur von 200 bis 300 ⁰C aufweisenden Polyäthylenterephthalat-Vorpolykon.densat beim Passieren der unter einem Innendruck von 1,5 bis 8,0 kPa stehenden Förderleitung pulsierend in Abhängigkeit des zu erzielenden Reaktionsforts chrittsgrad.es Naphthalin oder ein in seinen Eigenschaften dem Naphthalin vergleichbarer, gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff in einer Konzentration von weniger 30 %₉ bezogen auf d.as Polyäthylenterephthalat-Vorpolykondensat, zudosiert wird.

Es wurde überraschend gefunden, d.aß beim erfind.ungsgemäßen Verfahren ein thermischer Abbau der Schmelze gänzlich unterbleibt sowie keinerlei Verunreinigungen der Schmelze durch Vercrackung flüchtiger, sich an erhitzten Wänden niederschlagender oligomerer Bestandteile auftreten.

Das einen geringen d.ampfförraigen Anteil aufweisende Naphthalin ist in die die Förderleitung passierende Schmelze über mehrere an der Förderleitung angeord.nete Zuführungsstellen einzuspeisen. Durch eine besondere konstruktive Gestaltung der Einspeisungsstellen und das Anbringen statischer Mischer, an bestimmten Stellen der Förderleitung wird, die Durchmischung d.er Schmelze und des in der Schmelze dampfförmigen Naphthalins gewährleistet.

Es ist zweckmäßig, für die Förderleitung eine Diphylmantelheizung vorzusehen.

Das schmelzflüssige aus einem Reaktor austretende Polyäthylenterephthalat-Vorpolykond.ensat wird in die Förderleitung eingespeist und strömt auf Grund, der eigenen Schwerkraft durch die Förderleitung hind.urch dem Spinnextruder zu.

Nach dem Eintritt; der Schmelze in die förderleitung und während ihrer Passage wird sie mit Naphthalin in einer Konzentration von weniger 30 %₉ bezogen auf die Schmelze, beaufschlagt* Die Zugabe des dampfförmigen Kohlenwasserstoffes erfolgt über mehrere in bestimmten Abständen an der Förderleitung angeordnete Einspeisungsstellen_e Durch die besondere Gestaltung der Einspeisungsstellen, die zusätzliche Anbringung statischer Mischer und die pulsierende Zugabe des teilweise dampfförmigen Naphthalins vermischt sich dieses intensiv mit der Schmelze* ... .

Bei einer Schmelzetemperatur, deren obere Grenze bei 300 ⁰G liegt, und einem in der Förderleitung herrschenden Druck bis maximal BjO kPa wird durch die in der Förderleitung ablaufende Polykondensation aus der Schmelze Glykol freigesetzt, das von dem Naphthalin, der Trägerkomponente₉ aufgenommen wird«, Die mit Glykol beladene Trägerkomponente strömt ab, wird von der als offenes Gerinne weiterfließenden Schmelze getrennt, kondensiert und anschließend einer Reinigung unter Entfernung von Glykol unterzogen«, Die Schmelze fließt der Spanneinrichtung zu und wird zu Endlosfäden, Bändern oder Folien ausgeformt«

Die Polykondensation und Steuerung der Lösungsviskositätser-' höhung der Schmelze und damit des Reaktionsfortschrittsgrades erfolgt über die Trägerkomponente, indem die im System durchgesetzte Menge beziehungsweise die kondensierte Menge der Trägerkomponente variiert werden. Die gezielte Beeinflussung der Lösungsviskosität der Schmelze ist auch durch die im Kreislauf gefahrene Trägerkomponente und die sich dabei einstellende Änderung des Gesamtdruckes des Systems erreichbar, ... ' " . ..'..· ^; ' ';''.-

Infolge der in der Förderleitung ablaufenden Polykondensation spielt der thermische Abbau der Schmelze eine unwesentliche Rolle« Die geringen Mengen an flüchtigen oligomeren Bestandteilen erreichen die erhitzte Wandung der Förderleitung nicht, wo sie stehende Schichten bilden und vercracken können, da sie ständig mit Partikeln der verdampfenden Träger«

komponente zusammenprallen, abgebremst und teilweise in die Schmelze zurückgeführt werden·.;'

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können ohne thermischen Abbau und ohne auf der Vercrackung oligomerer Bestandteile beruhend.e Verunreinigungen Polykondensate hergestellt und beispielsweise zu Fäden ausgeformt werden, die konstante Fadenbruchzahlen um 0,01 Fadenbrüche pro 100 km mit einer vernachlässigbar geringen Schwankungsbreite aufweisen· Gegenüber dem bekannten Verfahren weist die erfindungsgemäße Lösung folgende Vorteile auf:

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit einem ökonomisch vertretbaren Aufwand unter Verwendung weniger zusätzlicher einfach gestalteter, zuverlässiger und leicht handhabbarer Vorrichtungselemente realisierbar, wobei die Förderleitung der Schmelze zwischen Reaktor und Spinneinrichtung nicht nur für den Transport, sondern gleichzeitig für die Polykondensation der Schmelze unter Einsparung von Verfahrensschritten genutzt .wird, . .' . '.··. .. '·''. '/' . ."' '·. · . ' . ' ..· ·. Die eingesetzte Trägerkomponente läßt sich zurückgewinnen und erneut einsetzen·

Das technologische Regime des Direkt spinne ns ist einfach zu beherrschen und die Lösungaviskositätserhöhung d.er direkt zu verspinnenden Schmelze über die Trägerkomponente steuerbar.· Die aus dem Polykondensat ersponnenen Fäden weisen konstante, sehr niedrige Fadenbruchzahlen mit einer vernachlässigbar geringen Schwankungsbreite auf·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel nachstehend näher erläutert werden·

Beispiel 1 ' ^:

Durch übliche Schraelzepolykondensation. wird ein Polyäthylenterephthalat-yorpolykondensat mil; einer Intrinsic-Viskosität von 0,2 hergestellt, aus dem Polykondensationsreaktor ausgetragen und im schmelzflUssigen Zustand einem Extruderzugeführt, der es in die Förderleitung einspeist· Nach dem Eintritt des Polyäthylenterephthalat-Vorpolykondensates in die Förderleitung und während seiner Passage wird es mit Naphthalin, d.er Trägerkomponente, beaufschlagt, d,as über Einspeisungsstellen pulsierend in die Schmelze in einer Konzentration von 5 %t bezogen auf das Polyäthylenterephthalat-Yorpolykondensat, eingespeist wird* Durch die pulsierende Zugabe der Trägerkomponente und durch in der Förderleitung angeordnete,statische Mischer erfolgt eine intensive Durchmischung der Schmelze. Bei einer Schmelzetemperatur von 280 ⁰G und einem Druck von 7 kPa wird durch die in der Förderleitung ablaufende Polykondensation aus der Schmelze Glykol freigesetzt. Das Glykol verdampft gemeinsam mit der Trägerkomponente aus der Schmelzemischung, strömt ab, wird von der Schmelze abgetrennt, kondensiert und anschließend unter Entfernung des GIykols gereinigt* Die eine Intrinsic-Viskosität von 0,7 aufweisende Schmelze fließt als offenes Gerinne der Spinneinrichtung zu und wird zu Endloafäden ausgeformt. Diese direktgesponnenen Endlosfäden weisen eine Fadenbruchzahl von 0,01 Fadenbrüche pro 100 km auf*

Claims (2)

1. -β- 2138

   Erfindung a a nsprucn

   1· Verfahren zur Herstellung von hochmolekularenPolymeren, insbesondere Polyäthylenterephthalat, bei dem ein durch Schraelzepolykondensation hergestelltes, schraelzflüssigea aus einem Reaktor ausgetragenes Polyäthylenterephthalat-Vorpolykondenaat mit einer Intrinsic-Viskosität von mindestens 0,1 in eine Förderleitung eingespeist und nach deren Passage unter gleichzeitiger Entfernung und anschließender Kondensation der flüchtigen Reaktionsprodukte einer Spinneinrichtung zugeführt wird, gekennzeichnet dadurch, daß dem schmelzflüssigen eine Temperatur von 200 bis 300 ⁰C aufweisenden Polyäthylenterephthälat-Vorpolykondensat beim Passieren der unter einem Innendruck von 1,5 bis 8,0 kPa stehenden I'örderieitung pulsierend in Abhängigkeit dea zu erzielenden Reaktionafortschrittsgrades Naphthalin oder ein in seinen Eigenschaften dem naphthalin vergleichbarer, gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff in einer Konzentration von weniger 30 ^, bezogen auf das PoIyäthylenterephthalat-Vorpolykondensat, zudosiert wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß dem scliaielzflüssigen Polyäthylenterephthalat-Vorpolykondenaat teilweise dampfförmiges !Naphthalin zudosiert wird»