DD206559A1 - Verfahren zur erhoehung der licht- und thermooxidationsbestaendigkeit - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNG BEZIEHT SICH AUF EIN VERFAHREN ZUR ERHOEHUNG DER LICHT- UND THERMOOXIDATIONSBESTAENDIGKEIT HOCHPOLYMERER ENDLOSFAEDEN UND FASERN, DAS IN DER CHEMIEFASERINDUSTRIE ANGEWENDET WIRD. DAS ZIEL DER ERFINDUNG BESTEHT IN DER VERRINGERUNG DER KUPFERABSCHEIDUNGEN UNTER GLEICHZEITIGER BEIBEHALTUNG EINES OPTIMALEN STABILISIERUNGSEFFEKTS. AUFGABE DER ERFINDUNG IST DIE SCHAFFUNG EINES VERFAHRENS, DAS EINE GEZIELTE BEEINFLUSSUNG DER REDUKTION DER ZWEIFACH POSITIV GELADENEN KUPFERIONEN ZUM ELEMENTAREN KUPFER ERMOEGLICHT. DIE ERFINDUNGSGEMAESSE LOESUNG SIEHT EIN VERFAHREN VOR, BEI DEM DIE AUS DER KOMPLEXEN KUPFERVERBINDUNG DURCH VERSCHIEBUNG DES CHEMISCHEN GLEICHGEWICHTES INNERHALB DER SCHMELZE FREIWERDENDEN ZWEIFACH POSITIV GELADENEN KUPFERIONEN VOR IHRER REDUKTION ZU EINFACH POSITIV GELADENEN KUPFERIONEN ODER ZUM ELEMENTAREN KUPFER DURCH TRIETHYLENGLYKOL IN DER POLYMERSCHMELZE KOMPLEX GEBUNDEN WERDEN.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Erhöhung der Licht- und Thermooxidationsbeatandigkeit

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Licht- und Thermooxidationsbeatändigkeit hochpοIymerer Endlosfäden und Pasern, insbesondere Polyamidendlosfäden, das in der Chemie faserinduatrie angewendet wird, um die hergestellten Produkte gegen Licht und therraooxläative Einflüsse zu stabilisieren·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ea ist bekannt, daß synthetische lineare Endlosfäden und Pasern sowohl während ihrer Herstellung als auch bei ihrer Weiterverarbeitung zu Finalerzeugnissen, wie beispielsweise Reifen oder Fördergurte, durch die Einwirkung von Licht und durch thermooxidative Angriffe einer Degradation unterliegen·

Diesen Prozeß versucht man, durch den Zusatz geeigneter Stabilisatoren zu verhindern.

-£JUL.1992*02054C

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In der DD-PS 91901 wird ein Verfahren zur Erhöhung der Wärme«- und Lichtetabilität von synthetischen linearen Hochpolymeren vorgeschlagen, bei dem als Warna- und Lichtstabilisator eine Lösung, beatehend aus einer Kupferverbindung und einem mehrwertigen Alkohol, eingesetzt wird. Als einzusetzende Kupferverbindung wird Kupferglyzerat gelöst in Glyzerol genannt. Es wird weiterhin ausgeführt, daß zu diesem Stabilisator nooh andere, die Wirkung des Wärme- und Lichtstabiliaators fördernde Substanzen hinzugefügt werden können. Der während des kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Granulattrocknungsprozeases zuzusetzende Stabilisator soll sich im Trooknungsgut innerhalb kürzester Zeit gut verteilen, ohne daß es zu chemischen Änderungen, wie Ausfall von elementarem Kupfer kommt. Durch den vorgeschlagenen Stabilisator sollen ebenfalls keine Beeinträchtigungen der Dlisenstandzeiten bei der Verspinnung des stabilisierten Granulates eintreten.

Eine weitere durch Chemiefaserhersteller in der Produktion angewendete Lösung zur Stabilisierung von Polymeren gegen Licht und thermooxidative Angriffe sieht vor, anstelle von Kupferglyzerat eine komplexe Kupferverbindung einzusetzen. Der durch Herstellen eines Ansatzes aus Kupfer-II-ohlorid, Glyzerin und Ethylendiamin erhaltene Stabilisator soll sich im Granulat gut verteilen lassen und ermöglicht ebenfalls eine einwandfreie pneumatische Förderung des stabilisierten Granulates.

Um zu verhindern, daß sich beim Einsatz dieser komplexen Kupferverbindung während des Produktionsprozesses elementares Kupfer abscheidet, setzt man bereits den Ausgangsstoffen, beispielsweise bei der Polyamidherstellung dem Laktam, Kaliumiodid zu· Kaliumiodid soll die in der Reduktionskette Cu⁺⁺—» Cu⁺ > Cu- auftretenden einwertig

positiv geladenen Kupferionen vor deren weiterer Reduk-

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tion zu elementarem Kupfer unter Bildung von äußeret sohwer löaliohem Kupferiodid abfangen.

Im Hinblick auf die Verwendungefähigkeit der vorgeschlagenen Lb'aungen sind folgende Nachteile feststellbar:

Sowohl beim Einsatz von Kupferglyzerat als auoh der vorgeschlagenen komplexen Kupferverbindung läßt sich ein Abscheiden von elementarem Kupfer nicht vermeiden· Kupferabsoheidungen finden aich auf allen metallischen Teilen der Anlage. Die auf Filtern sowie auf Sieben der Dlisenpackungen und in Pumpen feststellbaren Kupferablagerungen setzen die Standzeiten dieser Vorrichtungselemente beträchtlich herab, wodurch sich die Gesamtökonomie des Stabilisierungsprozesses verringert.

Das den Ausgangsstoffen, beispielsweise dem Laktam zugesetzte Kaliumiodid wird der ihm zugeordneten Punktion, als Unterbrecher der Reduktionskette zu wirken, nur teilweise beziehungsweise überhaupt nicht gerecht. Es ist zu vermuten, daß es bereits in den, dem eigentlichen Stabilisierungaprozeß vorgelagerten Reaktionsstufen anderweitig verbraucht ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Verringerung der Kupferabsoheidungen unter gleichzeitiger Beibehaltung eines optimalen Stabilisierungaeffektes mittels eines einfaohen, kostengünstigen Verfahrens·

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung der Licht- und Thermooxidationsbeständigkeit hochpolymerer Endloefäden und Pasern, insbesondere Polyamidendlosfäden, zu eohaffen, das eine gezielte Beeinflussung der Reduktion der zweifaoh positiv geladenen Kupferionen zum elementaren Kupfer ermöglicht»

Erfindung ag θ maß wird die Aufgabe duroh ein Verfahren zur Erhöhung der Idoht- und Thermooxidatioiisbefltändigkeit hochpolymerer Endlosfäden und Pasern, insbesondere Polyamidendlosfäden, gelöst, bei den zum Polymergranulat eine in einen mehrwertigen Alkohol gelöste komplexe Kupferverbindung zugegeben, auf den Granulat verteilt und anschließend das mit der komplexen Kupferverbindung versetzte Granulat extrudiert wird, welches dadurch charakterisiert ist, daß die aus der komplexen Kupferverbindung durch Verschiebung des chemischen Gleichgewichtes innerhalb der Sohmelze freiwerdenden zweifach positiv geladenen Kupferionen vor ihrer Reduktion zu einfach positiv geladenen Kupferionen oder zum elementaren Kupfer duroh Triethylenglykol in der Polymerschmelze komplex gebunden werden·

Überraschend wurde gefunden, daß bei der Durchführung des erfindungsgemäßeη Verfahrene keine beziehungsweise nur vernachlässigbar geringe Kupferabsoheidungen auf den Sieben der DUsenpakete zu finden waren und die dabei erreichten Werte flir die Licht- und thermo oxidative Beständigkeit in der von den Naohverarbeitern geforderten Größenordnungen lagen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird unter Rohren und Erwärmen ein Stabilisatoransatz aus einer Kupferhalogenverbindung, Triethylenglykol und Ethylen-

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diamin hergestellt und dem Polymergranulat zugesetzt. Vorteilhaft iat es, wenn der auf und im Granulat verteilte Stabiliaator in einer Größenordnung von 2 bis 3 · 10"-* % vorliegt, um einen ausreichenden Stabilieierungseffekt zu erreichen.

Zweckmäßig iat es ebenfalls, die Ethylendiaminkompohente,. dem Stabilisatoransatz im Überschuß zuzusetzen, um,-Ate/':, freie Konzentration an zweifach positiv geladenen Kupfer-* ionen möglichst gering zu halten. Die vorteilhafte Wirkung dieses Vorgehens zeigt sich darin, daß es selbst bei längerem Stehenlassen des Stabilisatoransatzes weder zu einem Farbumschlag noch zu einem Auftreten von rötlichem auf die Anwese-nheit von elementarem Kupfer hinweisenden Bodensqtz kommt·

Das mit dem Stabilisator versetzte Granulat wird anschließend Extrudern zugefördert, in denen es aufgeschmolzen und die

Schmelze unter Druck zu Fäden ausgepreßt wird· Der Kupferethylendiamin-Kompla.x, der sich im Stabilisator-» ansatz als beständig erwiesen hat, ist unter den Extrusions*· bedingungen dem elektrochemischen Potential der Polymerschmelze, beispielsweise der Polyamid schmelze, ausgesetzt· Polyamidschmelze, die zur Herstellung von Fasern und Fäden noch zuaätzlioh mit Mattierungsmittel^ Farbstoffen, Antistatika und Füllstoffen belastet ist, weist reduzierende Eigenschaften auf.

Das chemische Gleichgewicht des Kupfer-Ethylendiaminkomplexes, dem ein ochrittweiser Bildungsmechanismus nach dem Schema

Cu²⁺ +f(₁ Cu(ED)₁ ²⁺ + EDτ=± Cu(BD)₂ ²⁺

zugrunde liegt, wird durch das elektrochemische Potential

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der Polyamidaohmelze in Richtung des Entstehend zweiwertig positiv geladener Kupferionen verschoben, die damit der Reduktionswirkung der Schmelze Über einwertig positiv geladene Kupferionen zu elementarem Kupfer zur Verfugung stehen. An dieser Stelle setzt die erfindungsgemäße Wirkung des bisher nur als Lösungsmittel fungierenden Txiethylenglykols ein, das die vorhandenen und neu entstehenden zweiwertig positiv geladenen Kupferionen einem reduktiveη Angriff der Polyamidachnelze unter Bildung eines Kupfer-Triethylenglykolkomplexes entzieht und als "Potentialbarriere" gegen die Schmelze wirksam wird·

Offensichtlich resultiert aus den Bedingungen des schmelzfllissigen Systems eine große Affinität des Triethylenglykols zu den zweiwertig positiv geladenen Kupferionen, die eine hohe Bildungsgeschwindigkeit dieses Komplexes zur Folge haben muß. Der entstehende Kupfer-Triethylenglykolkosiplex bei dem im Gegensatz zum Kupfer-Ethylendiaminkomplex ein Weohsel des Haftatoms von Stickstoff zu Sauerstoff erfolgt ist, weist nur im schmelzflussigeη System eine hohe Komplexbildung skonstante auf. Mit hoher Wahrscheinlichkeit handelt es sich um einen von Kupfer-H-I one η mit den säuerst off haltigen Liganden des Triethylenglykols gebildeten Komplex, in dem eine quadratisch planare Ligandenanordnung vorliegt, wobei Je Kupfer-II-Ion nur ein TriethylenglykolmolekUl als Ligand auftritt.

Nicht auszuschließen ist bei der Existenz zweier Komplexbildner, daß sich auoh Mischkomplexe bilden, die ebenfalls einem Ablaufen, der Reduktionskette entgegenwirken. Bei der Durohftlhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens waren technologische, auf den Stabilisierungsprozeß zurtiokzufUhrende Schwierigkeiten, wie verkürzte Dlisenstandzeiteu sowie Pumpenstillstände, hervorgerufen durch Kupferabscheidungen, nioht feststellbar. Die hergestellten Fäden sowie die

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aaraas hergestellten iTäohengebilde ließen sich von den Nachverarbeitern zn Pi na !erzeugnisse η ohne durch Licht und Thermooxidation verursachte Schädigungen verarbeiten.

Gegenüber den bekannten Verfahren weist die erfindungsgemäße Lösung folgende Vorteile auf:

Daa erfind ung age mäße Verfahren iat einfach und kostengünstig durchzuführen.

Da es ohne den Einsatz von Kaliumiodid als Zusatzkotnponente auskommt, ermöglicht es eine wesentliche Rohstoffeinspa-

Das Fehlen von den Dtiaenstandzeiten und den Pumpenlaufzeiten negativ beeinflussenden Kupferablagerungen flihrt zu einer maßgeblichen Erhöhung der GesamtÖkonomie des Verfahrens.

Ausflüirungsbeiapiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel nachstehend näher erläutert werden.

Beispiel 1

Das aus Laktam unter Zusatz von Essigsäure und Mattierungsmittel hergestellte Polyamid wird nach seiner Granulierung und Extraktion einem Trocknungsprozeß unterworfen und anschließend Extrudern zur Erspinnung von Fäden zugeführt. Vor seiner Einspeisung in den Extruder wird zum Polyamidgranulat kontinuierlich eine Stabilisatorlösung dosjart und auf dem Granulat gleichmäßig verteilt, wobei 2 1 Stabilisatorlösung zu 3»5 t Polyamidgranulat dosiert werden. Die Herstellung des Stabilisatoransatzes erfolgt separat unter Rühren und Erwärmen bei Temperaturen von 50 bis 70 C,

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Der Stabilisatoransatz besteht aus Kupfer-II-chlorid, Ethylendiamin und Triethylenglykol, wobei dieser die 8fache Menge an Triethylenglykol bezogen auf die eingesetzte Menge an Kupfer-II-chlorid enthält.

Die aus dem stabilisierten Polyamidgranulat schmelzegesponnenen Fäden weisen einen Kupfergehalt von 2 · 10 % auf. Nach mehrmonatigem Betreiben der Anlage sind auf den Sieben der DUsenpackungen und in den Teilen, der Pumpen nur in vernachlässigbaren Größenordnungen auftretende Kupferabsoheidungen festzustellen, die keinerlei negative Auewirkungen auf deren Standzeiten haben.

Zur Ermittlung der Lichtbeständigkeit werden die ersponnenen Seidenproben 200 Stunden lang im Xenotestgerät einer intensiven Lichtbestrahlung und zur Ermittlung der Thermooxidationabeatändigkeit einer 2atUndigen Wärmebehandlung bei 170 ⁰C ausgesetzt und die Restfestigkeit bestimmt. D_er flir die Lichtbeständigkeit ermittelte Wert betrug 96,5 und der flir die Thernooxidationsbeständigkeit ermittelte Wert 105,8 %.

Claims (1)

1. 24U02 2

   Erfindung a a nspruoh

   1. Verfahren zur Erhöhung der Licht- und Thermooxidationsbeständigkeit hochpolymerer Endlosfäden und Fasern, insbesondere Polyaraidendlosfäden, bei dem zum Polymergranulat eine in einem mehrwertigen Alkohol gelöste komplexe Kupferverbindung zugegeben, auf dem Granulat verteilt und anschließend das mit der komplexen Kupferverbindung versetzte Granulat extrudiert wird, gekennzeichnet dadurch, daß die aus der komplexen Kupferverbindung durch Verschiebung des chemischen Gleichgewichtes innerhalb der Schmelze freiwerdenden zweifach positiv geladenen Kupferionen vor ihrer Reduktion zu einfach positiv geladenen Kupferionen oder zum elementaren Kupfer durch Triethylenglykol in der Polymerschmelze komplex gebunden werden*