DD283426A5 - Verfahren zur herstellung einer fuellstoffhaltigen suspension - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer fuellstoffhaltigen Suspension, die bei der Synthesefaserstoffherstellung als die den Fuellstoff enthaltende Komponente verwendet wird. Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der Suspensionsqualitaet. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das es durch eine veraenderte Verfahrensfuehrung ermoeglicht, eine fuer die Herstellung gefuellter Polykondensate geeignete Suspension zu schaffen. Die erfindungsgemaesze Loesung sieht ein Verfahren vor, bei dem der Ausgangsstoffmischung eine Verbindung der Formel RO(C2H4O)nSO3Na oder ein Alkylbenzolsulfonat oder ein Alkansulfonat oder Natriumoleoylmethyltaurid in einer Konzentration von 0,01 bis 10%, vorzugsweise 5%, einzeln oder im Gemisch mit einer oder mehreren der genannten Verbindungen zugesetzt wird.

Description

i/S WC

Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung einer füllstoffhaltigen Suspension

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer füllstoffhaltigen Suspension, die bei der Synthesefaserstoffherstellung als die den Füllstoff enthaltende Komponente verwendet wird«

Charakteristik

Ss ist bekannt ι bei der Faserstoffherstellung während der Polykondensation den entstehenden Polymeren Zusatzstoffe zuzuordnen, um die Eigenschaften der daraus herzustellenden Fäden zu beeinflussen« Üblich ist es beispielsweise, Polyamid- oder Polyethylenterephthalat-Faserstoffe mit anorganischen Weißpigmenten, beispielsweise Titandioxid, zu mattieren, um die Transparenz und den Glanz, die für unmattierte Fäden typisch sind, zu beseitigen« Die Dosierung dieser Zusatzstoffe erfolgt in sehr geringen Mengen«

Weiterhin ist bekannt} Polymeren größere Zusatzstoffmengen zuzugeben_t um nicht nur die textilphysikalisohen Parameter der Polymeren au beeinflussen, sondern gleichzeitig und vorrangig durch die teilweise Substitution monomerer Ausgangsstoffe eine Kostensenkung zu erreichen· Die Zusatzstoffe wirken in diesem Fall als Füllstoffe und führen zur Veränderung der Struktur und der Eigenschaften von Polymeren

Unter' Füllstoffen soll bei vorliegender Erfindung die Zugabe von anorganischen Substanzen in Mengen von größer als 1 % verstanden werden·

Wie aus Veröffentlichungen entnehmbar ist, werden als Füllstoffe anorganische Substanzen wie Oxide, Karbonate, Sulfate, Hydroxide und Silikate der 2., 3· und 4« Hauptgruppe des Periodensystems eingesetzte Auch organische Füllmaterialien sind bekannt·

Aus der Patentlit^ratur geht hervor, daß für die Einarbeitung von Füllstoffen in Polymere zum Zwecke der Herstellung von Formmassen, wie beispielsweise Spritz- und Stranggußartikel, eine Vielzahl von Lösungen offenbart wird·' Auch zur Herstellung füllstoffhaltiger Fäden sind Lösungen bekannt ο

In dem WP D 01 F/ 262 115 8 werden füllstoffhaltige Endlosfäden und ein Verfahren zu ihrer Herstellung beansprucht· Die aus anorganischen Partikeln bestehenden Füllstoffe werden hier in Form von Pasten mit einem Lösungsmittelgehalt von 25 bis 55 % eingesetzt, indem diese Pasten mit 2 - 40 % des zu polykondensierenden Ausgangsstoffes separat vermischt und diese Suspension mit einer Füllstoffkonzentration von 1 - 20 %, bezogen auf das Polykondensat, der restlichen zu polykondensierenden Ausgangsstoffmenge zugesetzt wird sowie nach erfolgter Polykondensation das füllstoffhaltige Polykondensat über Spinndüsen zu multifilen Endlosfäden ausgesponnen wird ο

Im Hinblick auf die Anwendungsmöglichkeit des vorgeschlagenen Verfahrens ist folgender Nachteil feststellbar!

Die überführung des pastenförmige!! Füllstoffes In eine total dispergierte Suspension bereitet Schwierigkeiten, so daß beim filtrieren der Suspension vor der Zugabe derselben zur restlichen zu polykondensierenden Ausgangsstoffmenge ein Zusetzen der Siöbelemente erfolgen kann· Diese Schwierigkeit verstärkt sich beim Überführen von Pulvern in Suspensionen* so daß diese nur unter Anwendung zusätzlicher technologischer Prozeßstufen, wie zum Beispiel einor Sedimentation₉ bei der Faserstoffherstellung eingesetzt werden können·

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindving besteht in der Verbesserung der Suspensionsqualität bei der Herstellung füllstoffhaltiger Suspensionen aus Pasten und Pulvern, so daß Füllstoffablagerungen in den Siebelementen bei der Aufbereitung füllstoffhaltiger Suspensionen zur Herstellung füllstoffhaltiger, synthetischer Fasern und Endlosfäden beseitigt werden,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung füllstoffhaltiger Suspensionen zur Erzeugung füllstoffhaltiger, synthetischer Fasern und Endlosfäden zu schaffen, das es durch eine veränderte Verfanrensführung ermöglicht, eine für die Herstellung gefüllter Polykondensate geeignete Suspension zu schaffen· Srfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer füllstoffhaltigen Suspension, die bei der Synthesefaserstoffherstellung als Fülletoffzusatzkomponente verwendet wird und die aus anorganischen, fein verteilten, in Polymeren, insbesondere in Polyamid und Polyethylenterephthalat, unlöslichen Substanzen und einem flüssigen Medium besteht, gelöst, wobei die anorganischen Füllstoffe mit einer Partikelgröße von mindestens 90 % kleiner als

-4- Hi If H.

mit 1 - 50 %, vorzugsweise 10 % des zu polykondensierenden Ausgangsstoffee unter Zusatz einer organisch-chemischen Verbindung separat vermischt und diese Mischung in einer Füllstoffkonzentration von 1 bis 30 %, vorzugsweise 5 %_% bezogen auf das Polykondensat, der restlichen zu polykondensierenden Ausgangsstoffmenge zugesetzt wird sowie nach erfolgter Polykondensation das füllstoffhaltige Polykondensat über Spinndüsen zu Fasern und Endlosfäden ausgesponnen wird, welches dadurch charakterisiert ist, daß der aus Füllstoffen und einem (Teil der zu polykondensierenden Ausgangsstoffe bestehenden Misohung eine Verbindung der Formel R-O-(C₂H^O)_n-SO₀Na, bei der η eine ganze Zahl im Bereich von 5 his 12 und H eine Alkylgruppe mit bis zu 7 C-Atomen ist, die verzweigt oder unverzweigt angeordnet sind, oder ein Alkylbenzolsulfonat der Formel R-CgH^-SO₀Na, bei der R eine Alkylgruppe mit bis zu 7 verzweigt oder unverzweigt angeordneten C-Atomen ist oder ein Alkansulfonat der Formel R-SO₀Na, wobei R eine Alkylgruppe mittlerer Kettenl'inge darstellt, oder Natriumoleylmethyltaurid in einer Konzentration von 0,01 bis 10 %_t vorzugsweise 0,5 %, bezogen auf den Suspensionsansatz, einzeln oder im Gemisch mit einer oder mehreren der genannten Verbindungen zugesetzt wird·

Überraschend wurde gefunden, daß durch die Zugabe der erfindungsgemäßen Verbindungen die Herstellung von Füllstoffsuspensionen bei gleichzeitiger Verbesserung der Qualität dieser Suspensionen erleichert wird, ohne daß, hervorgerufen durch Sekundär effekte, irgendwelche Störungen in der Polykondensation oder im Spinnprozeß auftreten und es wird selbst bei Elementarfadenzahlen bis zu 300 ein stabiles Produktionsregime gewährleistet«

Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind sowohl in chemisch reiner, als auch in technisch reiner Form einsetzbar„ Auch handelsübliche wässrige Lösungen, in denen die erfindungsgemäßen Verbindungen üblicherweise in Konzentrationen um 20 % enthalten sind, lassen sich direkt der Füllstoff-Ausgangs-

stoff-Mischung zusetzen« Hinsichtlich der Einsatzmenge ist dabei der aktive Anteil der erfindungsgemäßen Verbindung der Dosierung zugrunde au legen und die erfindungsgemäße Konzentration einzuhalten«

Offensichtlich wird durch die erfindungsgemäße Zugabe von Dispergiermitteln in der Aufbereitungephase der Füllstoffsuspension eine derartig homogene Verteilung der Füllstoffe erreicht» daß die füllstoffhaltigen Suspensionen nicht nur während der Filtration die Siebelemente ohne Ablagerung passieren} sondern auch bei Prüfmessungen der Polymerschmelze über verfeinerte Siebsysteme diese ein merklich verbessertes Verhalten zeigt_f ohne daß die textilphysikalischen Parameter der ersponnenen und gereckten Seide ungünstig beeinträchtigt werden«'

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte PoIykondensat weist Seidenqualität auf, worunter eine Qualität verstanden werden soll, die nicht nur zur Erspinnung monofiler Fäden oder Drähte, sondern auch multifiler Syntheseseide mit einer sehr hohen Elementarfadenzahl möglich macht«

Hinsichtlich der textilphysikalischen Werte liegen die erfindungsgemäßen füllstoffhaltigen Fäden in den von den Nachverarbeitern geforderten bekannten Größenordnungen« Gegenüber den bekannten Verfahren weist die erfindungsgemäße Lösung folgende Vorteile auft

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach und ohne besonderen fertigungstechnischen Aufwand durchführbar« Es ermöglicht die Herstellung einer füllstoffhaltigen Suspension, die sich in einem stabilen Regime störungsfrei filtrieren läßt und die nach der Zugabe zur restlichen Ausgangsstoffmenge nach der Polykondensation ein Polykondensat ergibt, das verbesserte Schmelzefiltrationswerte aufweist und sich bei hohen Düsenetandzeiten zu multifilen Syntheseseiden mit hoher Elementarfadenzahl ausspinnen läßt ο

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an Ausführungsbeispielen nachstehend näher erläutert werden·

Beispiel 1 at

Pur einen technischen Versuch wurden 7350 g einer wässrigen Faste, die 68 % gefälltes BaS(X enthielt, in einer Lösung aus 10,5 kg £ Aminokaprolaktam und 5,6 Liter Wasser unter Zusatz von 120 g eines Alkansulfonates, dessesn Alkylgruppe 15 C-Atome aufweist, angeteigt und mittels eines Rührwerkes in eine homogene Suspension überführte Die auf 60 ⁰C erwärmte Suspension wurde über ein 32 um Sieb abfiltriert, wobei auf dem Siebgewebe keine erkennbaren Ablagerungen verbleiben« Inzwischen wurden in einem Autoklaven 84,5 kg flüssiges

£ -Aminokaprolaktam eingefüllt und 95 g Benzoesäure zur Regulierung der Kettenlänge zudosiert·

Dieser Lösung wird die Suspension unter Rühren zugesetzt, danach der Autoklav verschlossen, mit Stickstoff gespült und bei einer Temperatur von 270 ⁰O in einer Zeit von 20 Stunden die Polykondensation durchgeführt· Nach Beendigung der PoIykondensationsreaktion erfolgt das Austragen des Polykondensates, seine Granulierung, Extraktion und Trocknung· Eine Probe des Granulats mit einer LV von 2,53 und einem Füllstoffgehalt von 5»o % wurde auf einer Laborspinnanlage zu multifiler Seide von 10 tex (10) ausgesponnen· Die gereckte Seide wies eine Reißkraft von 39,5 cN/tex bei einer Reißdehnung von 37,2 % auf· Die Farbe der gereckten Seide war reinweiß·

An einer weiteren Granulatprobe wurde der Druckanstieg beim Passieren der Schmelze durch ein Feinsieb mit einer Maschenweite von 15/um gemessen« Es ergab sich ein Meßwert von 850 kPa.cm «kg" , was einer guten Polymerqualität entspricht·

Beispiel 1 bt

Der unter 1 ä genannte Versuch wurde unter den gleichen Bedingungen, aber ohne Zusatz des Dispergiermittels wieder-

holte Hierbei ergab sich bei der Überführung der Faste in die Suspension ein größerer Zeitbedarf, auch zeigten sich bei der Filtration auf dem 32^/um Sieb einige, noch nicht total dispergierte Pasteteilcheno Bei einer LV von 2,55 besaß die gereckte Seide bei einer Beißdehnung von 36,5 % eine Reißfestigkeit von 40,8 cN/texo Der .Filterwert betrug 1240 kPa.cm «kg"*"¹.

Beispiel 1 ei

Der Versuch 1 a wurde unter gleichen Bedingungen wiederholt, jedoch wurde im Suspensionsansatz die wässrige Faste durch 500C g gefälltes und anschließend scharf getrocknetes BaSO^ ersetzt* Auch hierbei ergab sich bei der Überführung des Pulvers in eine Suspension im Vergleich zürn Versuch 1 a ein höherer Zeitbedarf, auch zeigten sich bei der Filtration auf dem 32yum Sieb einige, noch nicht total dispergierte Teilchen* Der Filtertestwert des Polymerisates betrug 1130 kPaocm² _ekg""'^l _e

Beispiel 1 dt

Bei einer Wiederholung des Versuches 1 c jedoch ohne Zusatz des Dispergiermittels zeigten sich bereits auf dem 32_/<um Sieb erhebliche Ablagerungen. Der Filtertestwert dieses Po-

2 —1

lymerisates betrug über 2800 kPa«cm»kg Ό Polymerisate dieser Qualität führen bei der Weiterverarbeitung zu erheblichen Produktionsstörungen«

Beispiel 2 at

Für einen Versuch wurden 370 g einer wässrigen Pasta, die 68 % gefälltes BaSO^ enthielt, in 1000 ml Glykol unter Zusatz von 13,7 g Natriumalkylbenzolsulfonat, dessen Alkylgruppe unverzweigt angeordnete C-Atome aufweist, angeteigt und mittels eines Rührwerkes in eine homogene Suspension überführt« Die auf 60 ⁰G erwärmte Suspension wurde über ein 32>um Sieb ab-

filtriert ι wobei auf dem Siebgewebe keine erkennbaren Ablagerungen verblieben· Inzwischen wurden in einem Kondensationsautoklaven 5»0 kg eines Polyestervorkendensates mit einer spezifischen Viskosität von 190 aufgeschmolzen und die Suspension langsam in die Schmelze eingerührt« Danach wurde der Autoklav geschlossen und nach Spülen mit Stickstoff die Kondensation während 5 h bei 280 ⁰C unter Vakuum durchgeführt* Nach Beendigung der Polykondensationsreaktion erfolgt das Austragen des Polykondensates, seine Granulierung und Trocknung.'

Das Granulat mit einer spezifischen Viskosität von 85Ο und einem Füllstoff ;ehalt von 5i1 % wurde auf einer Laborspinnanlage zu multifiler Seide 11 tex (20) ausgesponnen· Die gereckte Seide wies bei einer Reißdehnung von 21,3 % eine Reißfestigkeit von 40,4 cN/tex auf.

Sin Teil des erzeugten Granulates wurde einer Filtertestmessung unterzcgen« Der Meßwert von 15ΟΟ kPa.cm •kg"*'' weist darauf hin, daß sich in der Schmelze keine störenden Bestandteile befanden«

Beispiel 2 bi

Der unter 2 fi genannte Versuch wurde unter den gleichen Bedingungen, aber ohne Zusatz von Dispergiermitteln wiederholt« Beim Ansetzen der Paste, wie auch beim Filtrieren der Suspension konnten keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden· Die spezifische Viskosität des Granulats betrug 890, die gereckte Seide besaß bei einer Reißdehnung von 20,8 % eine Reißfestigkeit von 41,5 cN/tex· Der Filtertestwert betrug 2250 kPa*om «kg ·' Diese Erhöhung ist auf den fehlenden Einfluß des Dispergiermittels zurückzuführend

Claims (1)

1. - 9 - in

   P& 4t u /ο fc. 6pruct\.

   Verfahren zur Herstellung einer füllstoffhaltigen Suspension, bei dom anorganische Füllstoffe mit einer Partikelgröße von mindestens 90 % kleiner als 5/m mit 1 bis 50 %, vorzugsweise 10 %, des zu polykondensierenden Ausgangsstoffes unter Zusatz einer organisch-chemischen Verbindung separat .vermischt und dieüe Mischung in einer. Füllstoffkonzentration von 1 bis 30 %_% vorzugsweise 5 %% bezogen auf das Polykondensat, der restlichen zu polykondensierenden Ausgangsstoffmenge zugesetzt wird sowie nach erfolgter Polykondensation das füllstoffhaltige Polykondensat über Spinndüsen zu Fasern oder Indiosfäden ausgesponnen wird, gekennzeichnet dadurch, daß der aus Füllstoffen und einem Teil der zu polykondensierenden Ausgangsstoffe bestehenden Mischung eine Verbindung der Formel R-O-(O₂H^O)_n-SOoNa, bei der η eine ganze Zahl im Bereich von 5 bis 12 und R eine Alkylgruppe mit bis zu 7 O-Atomen ist, die verzweigt oder unverzweigt angeordnet sind, odor ein Alkylbenzolsulfonat der Formel R-Og-H^-SOoNa, bei der R eine Alkylgruppe mit bis zu 7 verzweigt oder unverzweigt angeordneten O-Atomen ist oder ein Alkansulfonat der Formel R-SOoNa₁ wobei R eine Alkylgruppe mittlerer Kettenlänge darstellt, oder Natriumoleoylmethyltaurid in einer Konzentration von 0,01 bis 10 %, vorzugsweise 0,5 %, bezogen auf den Suspensionsansatz, einzeln oder im Gemisch mit einer oder mehreren der genannten Verbindungen zugesetzt wird·'