DD301630A7 - Verfahren zur herstellung von polyamidmaterialien mit hoher licht- und thermooxidationsbestaendigkeit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyamidmaterialien mit hoher Licht- und Thermooxidationsbeständigkeit, das in der Chemiefaserindustrie angewendet wird. Die erfindungsgemäße Lösung sieht ein Verfahren vor, bei dem das Molverhältnis der im Stabilisatorsystem eingesetzten Komponenten bezogen auf die Kupferverbindung bei dem Alkalimetallhalogenid 3 bis 10, vorzugsweise 5 bis 7,5, bei dem primären oder sekundären Amin 1 bis 6, vorzugsweise 2 bis 3, und bei dem Ethylenglykolether 10 bis 30, vorzugsweise 20 bis 25, beträgt.{Verfahren; Lichtbeständigkeit; Thermooxidationsbeständigkeit; Polyamidgranulat; Verspinnung; Stabilisatorgemisch; Molverhältnis; Kupfersalz; Alkalimetallhalogenid; Amin; Ethylenglykolester}

Description

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Polyamidmaterialien, insbesondere Polyamidkordseide, mit einer hohen Licht- und Thermooxidationsbeständigkeit zu schaffen, das den hohen Anforderungen sowohl eines modernen Schnellspinnverfahrens als auch des klassischen Spinnverfahrens insofern entspricht, als es eine isoviskose Fahrweise bei vernachlässigbar geringor Kupferabscheidung gewährleistet.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Polyamidmaterialien mit hoher Licht- und Th6rmooxidationsbeständigkeit, insbesondere von Poi/amidkordseide, gelöst, bei dem zum getrockneten Polyamidgranulat unmittelbar vor der Verspinnung ein aus einem Kupiersalz, einem Alkalimetallhalogenid, einem primären oder sekundären aromatischen Amin und einem Ethylenglykolether bestehendes Stabilisatorgemisch gegeben, gleichmäßig verteilt und das so stabilisierte Granulat anschließend zu Fäden versponnen wird, welches dadurch charakterisiert ist, daß das Molverhältnis der im Stabilisatorsystem eingesetzten Komponenten bezogen auf die Kupferverbindung bei dem Alkalimetallhalogenid 3 bis 10, vorzugsweise 5 bis 7,5, bei dem primären oder sekundären Amin 1 bis 6, vorzugsweise 2 bis 3, und bei dem Ethylenglykolether 10 bis 30, vorzugsweise 20 bis 25, beträgt.

Überraschend wurde gefunden, daß die im System enthaltene Kupfervei bindung durch zwei komplexbildende Komponenten vorwiegend in der Wertigkeitsstufe 1 so stabilisiert wird, daß die elektrochemische Wirkung im System stabilisierte Polymerschmelze/Metallwand stark herabgesetzt und damit geringer wird als bei bisher eingesetzten Stabilisatoren.

Es wurde weiterhin gefunden, daß bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine beziehungsweise nur vernachlässigbar geringe Kupferabscheidungen auf den Spinndüsen zu erkennen waren, wobei keine Beeinflussung der Schmelzeviskosität eintritt und die dabei erreichten Werte für die Licht- und Wärmebeständigkeit gesichert oberhalb der von den Nachverarbeitern geforderten Grundwerte lagen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird unter Rühren und Erwärmen ein Stabilisatoransatz aus einem Kupferhalogenid, aromatischen Amin, Ethylenglykolether und Kaliumiodid hergestellt und dem getrockneten Polymergranulat in flüssiger Form zugesetzt.

Vorteilhaft ist es. wenn der auf und im Polymergranulat verteilte Stabilisator in einer Masse vorliegt, die einem Kupfergehalt von 4 bis 8 10'³% entsprich', um einen ausreichenden Stabilisierungseffekt zu erreichen.

Es ist zweckmäßig, dem Stabilisatoransatz die ausgewählten komplexbildenden Komponenten des aromatischen Amins und Ethylenglykolethers im Überschuß zuzusetzen, um die Konzentration an positiv geladenen freien Kupferionen gering zu halten oder völlig auszuschließen. Die vorteilhafte Wirkung dieses Vorgehens zeigt sich darin, daß die Aufbewahrung eines unlegierten Stahlteils im Stabilisatoransatz über 10 Tage bei 80⁰C nicht zur Abscheidung von elementarem Kupfer führt.

Das mit dem Stabilisator versetzte Granulat wird anschließend zu Extrudern gefördert, in denen es bei 280-300⁰C aufgeschmolzen und unter Druck versponnen wird. Die unter diesen Bedingungen hergestellte Polyamidschmelze weist reduzierende Eigenschaften auf, die bei ungeschützten Kupferverbindungen zwangsläufig zur Kupferabscheidung führt. Hier setzt die doppelte Schutzwirkung der erfindungsgemäß im System vorhandenen Komplexbildner ein. Sowohl durch den zusätzlich als Lösungsmittel wirkenden Ethylenglykolether als auch durch das gleichzeitig als Antioxidans wirkende Amin werden die vorwiegend einwertigen Kupferionen einem roduktiven Angriff der Polyamidschmelze unter Bildung eines Kupfer-Amin-Glykol-Komplexes entzogen und das Gesamtsystem wirksam vor einer Kupferabscheidung geschützt.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens waren technologische, auf den Stabilisierungsprozeß zurückzuführende Schwierigkeiten, wie verkürzte Düsenstandzeiten oder Pumpenstillstände, hervorgerufen durch Kupferabscheidungen, oder Verschiebungen des Viskositätsniveaus der Schmelze nicht feststellbar.

Die hergestellten Fäden sowie die daraus gefertigten Flächengcbilde ließen sich von den Nachverarbeitern zu Finalerzeugnissen verarbeiten und einsetzen, ohne daß durch Licht oder Thermooxidation verursachte Schädigungen des Gebrauchswertes eintraten.

Gegenüber den bekannten Vei fahren weist die erfindungsgemäße Lösung folgende Vorteile auf:

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach und kostengünstig durchzuführen.

Da ein wasserfreies flüssiges Stabilisatorsystem zur Anwendung kommt, dann keine Schädigung durch hydrolytischen Abbau einsetzen.

Ein Nachtrocknen des stabilisierten Granulats ist nicht erforderlich.

Das angewandte Verfahren beeinflußt nicht die Stabilität des Spinnprozesses, da es keine durch Viskositätsänderungen verursachte Störungen der Laufeigenschaften hervorruft.

Der Einsatz preisgünstiger Grundchemikalien für das Stabilisatorsystem und das Fehlen von Kupferabscheidungen, die die Spinneinrichtungen beeinträchtigen würden, führt zu einer maßgeblichen Verbesserung der Gosamtökonomie des Verfahrens.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel nachstehend näher erläutert w; ι den.

Beispiel 1

Das aus Caprolactam durch Polymerisation hergestellte Polyamid durchläuft nach seiner Granulierung und Extraktion einen Trocknungsprozeß und wird anschließend Extrudern zur Erspinnung von Fäden zugeführt. Vor seiner Einspeisung in den Extruder wird zum Polyamidgranulat kontinuierlich t ine Stabilisatorlösung dosiert und auf dem Granulat gleichmäßig verteilt, wobei 7,51 Stabilisatorlösung zu 2,5t Polyamidgranulat dosiert werden. D e Herstellung des Stabilisatoransatzes erfolgt separat unter Rühren und Erwärmen bei Temperaturen zwischen 50 und 11O⁰C. Der Stabilisatoransatz besteht aus Kupfer-(ll)chlorid, Diphenylamin, Kaliumiodid und Triethylenglykol im molaren Verhältnis von 1:2:6:20. Die aus dem stabilisierten Polyamidgranulat schmelzgesponnenen Fäden weisen einen Kupfergehalt von 5,5 · 10"³% auf. Nach mehrwöchigem Betreiben der Anlage sind auf den Spinndüsen nur in vernachlässigbaren Mengen auftretende Kupferabscheidungen festzustellen, die keinerlei negative Auswirkungen auf deren Standzeiten haben. Die Konstanz der Spinnviskosität lag im gleichen Zeitraum in der Größenordnung von ±0,03 Einheiten der gemessenen relativen Losungsviskosität. Zur Ermittlung der Lichtbeständigkeit wurden die ersponnenen Kordseidenproben 200 Stunden lang im Xenotestgerät einer intensiven Lichtbestrahlung und zur Ermittlung der Thermooxidationsbeständigkeit einer zweistündigen Wärmebehandlung bei 170°C ausgesetzt und anschließend jeweils die Reißfestigkeit bestimmt.

Der für die Lichtbeständigkeit ermittelte Wert betrug 96% und der für die Thermooxidationsbeständigkeit ermittelte Wert 98%.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung von Polyamidmaterialien mit hoher Licht- und Thermooxidationsbeständigkeit, insbesondere von Polyamidkordseide, bei dem zum getrockneten Polyamidgranulat unmittelbar vorder Verspinnung ein aus einem Kupfersalz, einem Alkalimetallhalogenid, einem primären oder sekundären aromatischen Amin und einem Ethylenglykolether bestehendes Sta ..lisatorgemisch gegeben, gleichmäßig verteilt und das so stabilisierte Granulat anschließend zu Fäden versponnen wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Molverhältnis der im Stabilisatorsystem eingesetzten Komponenten bezogen auf die Kupferverbindung bei dem Alkalimetallhalogenid 3 bis 10, vorzugsweise 5 bis 7,5, bei dem primären oder sekundären Amin 1 bis 6, vorzugsweise 2 bis 3, und bei dem Ethylenglykolether 10 bis 30, vorzugsweise 20 bis 25, beträgt.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von stabilisierten Polyamidmaterialien, insbesondere von Polyamidkordseide, das in der Chemiefaserindustrie angewendet wird, um die hergestellten Produkte gegen die Ginwirkung von Licht und Wärme langzeitig zu schützen.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Es ist bekannt, daß Polyamidmaterialien, die als Werkstoffe uder technische Textilien eingesetzt werden, sowohl während ihrer Herstellung als auch bei ihrer Weiterverarbeitung zu Finalerzeugnissen wie zum Beispiel Formteilen, Folien, Planen, Fischereinetzen, Reifen oder Förderbändern und bei deren Einsatz durch Einwirkung von Licht und Wärme in Gegenwart von Luftsauerstoff durch Degradation in zunehmendem Maße wichtige physikalische Eigenschaften verlieren. Dies äußert sich je nach Erzeugnis beziehungsweise Einsatzgebiet in einer Abnahme der Zugfestigkeit, Kemschlagfähigkeit, Reißfestigkeit, Flexibilität und einer Zunahme der Sprödigkeit und Verfärbung. Diese mangelnde Stabilität reiner Polyamidmaterialien wuide frühzeitig erkannt, so daß zum Stand dor Technik Maßnahmen zur Stabilisierung von Polyamiden gehören. Hierbei wurden in Abhängigkeit der Herstellungstechnologie und des Einsatzgebietes ganz unterschiedliche Wege beschritten. In der DE-AS 1 297 805 wird ein Verfahron zum Herstellen von hitzebeständigen Polyamidfäden vorgeschlagen, bei dem vor der Polymerisation oder zu einem späteren Zeitpunkt die Zugabe einer Kombination, bestehend aus einem Kupfersalz, einem Alkalimetallhalogenid und einem geeigneten Arylsulfonamid, erfolgt. Es wird ausgeführt, daß bei Durchführung des Spinnprozesses keine Verringerung des Kupfergehaltes gegenüber der im Granulat vorliegenden Kupferkonzentration eintritt. Eine weitere, in der DE-OS 2254408 angegebene Lösung, sieht vor, die Licht-und Wärmestabilisierung durch ein Stabilisatorsystem zu erreichen, das aus einem Kupferhalogenid, einem Alkali- oder Erdalkalimetallhalogenid, Tripherylphosphin und Di-tert.butyl-p-krusol besteht. Eine spezielle auf die Reduzierung der Kupferabscheidungen beim Erspinnen von Polyamidfasern gerichtete Erfindiingsbeschreibung empfiehlt in der US-PS 3929725 die Verwendung von Kupfernitrat, einem Alkalimetallhalogenid und einer Hypophosphorsäureverbindung. Einen wiederum anderen Weg beschreitet die in dor CS-PS 223424 enthaltene Erfindung. Die Licht- und Wärmestabilisierung wird hiernach durch Zusatz eines Kupfer-2-Phenylbenzimidazol-Komplexes in ausreichendem Maße gewährleistet.

   Im Hinblick auf die Verwendungsfähigkeit der vorgeschlagenen Lösungen sind folgende Nachteile feststellbar:' Die bei modernen Schnellspinnverfahren zur Sicherung eines längeren störungsfreien Laufs erforderliche isoviskose Fahrweise insbesondere bei der Verarbeitung hochviskosen Granulats ist bei Zugabe reaktiver Komponenten, wie zum Beispiel Arylsulfonamiden, substituierten Kresolen oder Hypophosphorsäure-Verbindungen nicht gewährleistet. Darüber hinaus werden Kupferabscheidungen von den vorgenannten Stabilisatorsystemen keineswegs völlig unterbunden, wobei als nachteilig genannt werden muß, daß die durcli die angegebenen relativen Lösungsviskositäten gekennzeichneten Molmassen unterhalb der für Polyamidkordseiden erforderlichen Molmassen liegen. Das Langzeitvorhalten der verwendeten Vorrichtungen, wie Spinnpumpen, Spinnfiltern und Düsenpakete wird somit negativ beeinflußt und die Gesamtökonomie des Stabilisierungsprozesses verringert. Weiterhin soll darauf hingewiesen werden, daß bei dei in einigen Fällen vorgeschlagenen Zugabe der Stabilisatoren zu den Ausgangsstoffen der Polymerisation die nachfolgender, technologischen Stufen einen Verlust einzelner Komponentenanteile verursachen, so daß für den eigentlichen Stabilisierungsprozeß nicht mehr die vorgesehene Gesamtmenge wirksam wird.

   Ziel der Erfindung

   Das Ziel der Erfindung besteht in einer Minimierung beziehungsweise Beseitigung der Kupferabscheidung bei gleichzeitiger Sicherung einer isoviskosen Fahrweise und eines optimalen Stabilisierungseffektes mittels eines lechnologisch wenig aufwendigen, kostengünstigen Verfahrens.