DE1075787B

DE1075787B - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polyamidfäden oder -bändern

Info

Publication number: DE1075787B
Application number: DENDAT1075787D
Authority: DE
Inventors: Ernst Schweizer und Hans Rutishauscr Ems Graubünden Dr. Kasper Ryffel (Schweiz)
Original assignee: Inventa A.G. für Forschung und Patentverwertung, Luzern (Schweiz)
Priority date: 1958-08-05
Publication date: 1960-02-18
Also published as: US3047541A; BE529624A; NL90290C; CH318168A

Description

DEUTSCHES

kl. 29 b 3/60

INTERNAT. KL. D Ol f

PATENTAMT

ANMELDETAG:

182761 Vc/29 b

15. FEBRUAR 1954

BEKANNTMACHUNG DEB ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 18. FEBRUAR 1960

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polyamidfäden oder -bändern, indem man in geschlossenem, vollständig gefülltem Gefäß bei erhöhtem Druck Lactampolymerisat — wie üblich — herstellt, wobei 5 in bekannter Weise maximal 1% Wasser als einziges reaktionsförderndes Agens vorhanden ist, und diese Polymerisationsschmelze in üblicher Weise verformt.

Es sind schon verschiedene Stabilisatoren für die Herstellung von in der Viskosität stabiler Polycaprolactamschmelzen, die dann nach Verfestigung und Wiederaufschmelzen zu Fäden und Bändern versponnen werden können, vorgeschlagen worden (s. französiches Patent 860 533 und deutsches Patent 748 253). Ebenso ist es an sich bekannt, die Polykondensation von ε-Caprolactam kontinuierlich in Gegenwart von Wasser als Katalysator drucklos durchzuführen und direkt anschließend zu verformen. Weiter ist es (USA.-Patent 2 24i 322) bekannt, ε-Caprolactam in Gegenwart von weniger als- ¹Z₅₀ Mol Wasser als einzigen Katalysator unter Druck zu polymerisieren, wobei dann aber das Wasser in der Endstufe der Polymerisation ausgedampft wird und darauf das Polymerisat zu Fäden usw. zu verspinnen.

Aus den bekannten Verfahren (deutsches Patent 748 253) läßt sich entnehmen, daß Wasser allein zur Herstellung von stabilen Polymerisationsprodukten nicht verwendet werden kann, da es reaktionsfähige Endgruppen nicht zu bilden vermöge. Deshalb wurde bei der Herstellung von stabilen und gleichmäßigen Polykondensaten aus ε-Caprolactam im allgemeinen so verfahren, daß sowohl Wasser als auch Stabilisatoren zugesetzt wurden, wobei die erwähnten Stabilisatoren wohl gleichzeitig als zusätzliche Katalysatoren dienen. Als Stabilisatoren werden basische oder saure Substanzen der verschiedensten Art vorgeschlagen, Die Verwendung dieser Stabilisatoren erlaubt, daß das erhaltene Polymerisat nach Verfestigung und Zerkleinerung- ohne Änderung der Viskosität wieder aufgeschmolzen und zu Fäden, Bändern usw. verformt werden kann. Die Polykondensation von ε-Caprolactam in Gegenwart von Wasser als einzigen Katalysator, wird, ob kontinuierlich (deutsches Patent 920212) oder diskontinuierlich (USA.-Patent 2 241 322), im allgemeinen in zwei Stufen vorgenommen, wobei in der ersten Stufe in Gegenwart von Wasser anpolymerisiert wird, während in der zweiten Stufe drucklos oder sogar im Vakuum unter Abdampfen des vorhandenen Wassers das Vorkondensat in spinnbares Hochpolykondensat verwandelt wird. Es ist allerdings dieser Patentschrift nicht zu entnehmen, daß die so hergestellten Polymerisate in bezug auf die Viskosität homogene und stabile Produkte darstellen.

Verfahren

zur kontinuierlichen Herstellung
von Polyamidfäden oder -bändern

Anmelder:

INVENTA A. G.

für Forschung und Patentverwertung,
Luzern (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. R. K. Löbbecke, Patentanwalt,
Berlm-Zehlendorf, Neue Str. 6

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 15. Juli 1953

Dr. Kasper Ryffel, Ernst Schweizer

und Hans Rutishauser, Ems, Graubünden (Schweiz),

sind als Erfinder genannt worden

Nach diesem bekannten zweistufigen Polymerisationsverfahren ist vor allem die zweite Stufe nur recht schwierig mit immer gleichen Ergebnissen reproduzierbar, da das Wasser möglichst vollständig aus einer zähflüssigen Schmelze entfernt werden muß, wodurch bewirkt wird, daß in der Schmelze, unkontrollierbare Nachkondensationen erfolgen, was Viskositätsschwankungen oder mindestens Änderungen in der molekularen Verteilung, damit Änderungen in der Anfärbbarkeit und in den anderen textlien Eigenschaften des zu Fäden versponnenen Polymerisates hervorruft. Dies dürfte auch der Grund sein, daß Polycaprolactam (hergestellt nach deutschem Patent 920 212) sich bisher zum Spinnen von feintitriger Seide nicht eignete. Bei der Erzeugung der erfindungsgemäß zu verformenden Polymerisate — deren

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Herstellungsweise im Rahmen des vorliegenden Schutzbegehrens nicht beansprucht wird — werden diese Nachteile behoben, indem die Polykondensation in Gegenwart geringer Mengen Wasser als einziges reaktionsförderndes Agens unter Druck in einem vollständig gefüllten Gefäß kontinuierlich durchgeführt wird.

Die Polykondensation wird in geschlossenem, vollständig gefülltem Gefäß unter Druck kontinuierlich durchgeführt, so daß das eingesetzte Wasser keinesfalls in Form von Dampf blasen, in die Atmosphäre oder in den Gasraum des Reaktionsgefäßes entweichen kann, da es anderenfalls, .-als Stabilisator nicht zur Verfugung stände. Das bedingt, daß das Polyamid unmittelbar anschließendTri die Polymerisation zu Fäden oder Bändern verformt wird.

Es hat sich gezeigt, dajß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte dickere Fäden unmittelbar anschließend an das-Verspinnen vor dem Aufspulen ohne Störungen yerstreckt werden können, wenn sie die bei der Polymerisation sich bildenden oder noch vorhandenen niedermolekularen Anteile enthalten, so dafr sich'der bisher übliche Vorquellungsprozeß erübrigt.

Um das unmittelbar an die Verformung anschließende Verstrecken zu erleichtern, können die gesponnenen Fäden vor ttem-'Verstrecken mit emulgierenden ölen präpariert^ werden. Nach dem Verstrecken und Aufspulen werden die Fäden dann auf bekannte Weise gewaschen, wodurch die niedermolekularen Anteile entfernt werden.

Das Verfahren kann beispielsweise in einer durch die Zeichnung dargestellten Apparatur durchgeführt werden.

Diese besteht aus dem. Mischgefäß 1 und Pumpe 3 mit gemeinsamem Heizmantel 2. Anschließend folgt das durch den Separatheizmantel 5 heizbare Reaktionsrohr 4, welches durch die Leitung 6 mit der Spinnpumpe 8 in Verbindung steht. Leitung 6 und Pumpe 8 sind durch den gemeinsamen Heizmantel 7 beheizbar. Die Druckregulierung im Polymerisationsrohr erfolgt durch eine nichtgezeichnete Rückströmleitung mit Regulierventil, wodurch die von Pumpe 3 zu dem Reaktionsrohr 4 geförderte Lactamschmelze in das Mischgefäß 1 zurückgeführt werden kann.

Die Polymerisation erfolgt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren so, "daß dem Lactam eine maximale Wassermenge von 1% zugegeben wird. Diese Mischung von Lactam und Wasser wird im Mischgefäß 1 bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Mischung, aber unter 100° C, gehalten, so daß das zugegebene Wasser nicht verdampft und durch die Pumpe 3 in das auf Polymerisationstemperatur geheizte Rohr 4 kontinuierlich zugegeben werden kann. ..Im Rohr können Vorkehrungen getroffen sein, die bewirken, daß die Materialgeschwindigkeit für die gesamte im Rohr befindliche Masse annähernd die gleiche ist. Die Länge des Rohres, welches in Form einer Rohrschlange ausgebildet sein kann, ist so berechnet, daß die minimale Verweilzeit der Lactamwassermischung 8 Stunden beträgt.

Unmittelbar anschließend an dieses Polymerisationsrohr folgt die Pumpe 8, die das Material durch die anschließend angebaute Auspreßvorrichtung drückt. Die Auspreßvorrichtung kann je nach Bedarf als Spinndüse für Kunstseide feiner Titer oder für die Herstellung von Einzelfäden oder als Schlitzdüse zum Gießen von Bändern ausgebildet sein.

Durch die Anwendung von maximal 1% Wasser , ist ,es möglich, so eine zweite Stufe im Polymerisationsprozeß, nämlich die Ausdampfphase zu umgehen, und man erhält als Folge der gleichmäßigen Verteilung des Wassers und dessen Anlagerung an die

Endgruppen der Makromoleküle ein Produkt von gleichmäßiger Viskosität.

Das Material, welches aus der Düse austritt, wird, sofern es in Form von Fäden vorliegt, unmittelbar anschließend, d. h. vor dem Aufspulen verstreckt.

Beispiel 1

Eine Mischung von Lactam und 1 % Wasser wird in die beschriebene Polymerisationsapparatur zugegeben; die Verweilzeit im Rohr beträgt etwa 10 Stunden. Das Polymerisat wird am Ende der Polymerisationseinrichtung mit Hilfe der Spinnpumpe durch eine mehrlöchige Spinndüse gepreßt und mit einer Geschwindigkeit von 250 m über die erste Rolle der Streckeinrichtung geleitet, wobei diese Rolle ein- oder mehrfach umschlungen wird. Die Fördermenge der Spinnpumpe ist so eingestellt, daß man einen Gesamttiter von 120 Denier erhält. Von hier wird das Material auf die zweite, ebenfalls ein- oder mehrfach umschlungene Rolle geleitet. Diese zweite Rolle weist eine Umfangsgeschwindigkeit von 1000 m auf, so daß die Fäden im Verhältnis 1:4 verstreckt werden. Das verstreckte Fadenbündel hat einen Gesamttiter von 30 Denier. Seine Festigkeit beträgt 4 g/Denier und seine Bruchdehnung 25 %.

Beispiel 2

Eine Mischung von Lactam mit 0,5 % Wasser wird in die beschriebene Polymerisationsapparatur zugegeben; die Verweilzeit im Rohr beträgt etwa 24 Stunden. Das Polymerisat wird am Ende der Polymerisationseinrichtung mit Hilfe der Spinnpumpe durch eine mehrlöchige Spinndüse gepreßt und mit einer Geschwindigkeit von 250 m über die erste Rolle der Streckeinrichtung geleitet, wobei diese Rolle ein- oder mehrfach umschlungen wird. Die Fördermenge der Spinnpumpe ist so eingestellt, daß man einen Gesamttiter von 126 Denier erhält. Von hier werden die Fäden auf die zweite, ebenfalls ein- oder mehrfach umschlungene Rolle geleitet. Diese zweite Rolle weist eine Umfangsgeschwindigkeit von 1050 m auf, so daß das Material im Verhältnis 1:4,2 verstreckt wird. Das verstreckte Fadenbündel hat einen Gesamttiter von 30 Denier. Seine Festigkeit beträgt 6 g/Denier und seine Bruchdehnung 18 %.

Beispiel 3

Eine Mischung von Lactam mit 0,25% Wasser wird in die beschriebene Polymerisationsapparatur zugegeben; die Verweilzeit im Rohr beträgt etwa 36 Stunden. Das Polymerisat wird am Ende der Polymerisationseinrichtung mit Hilfe der Spinnpumpe durch eine mehrlöchige Spinndüse gegeben und mit einer Geschwindigkeit von 250 m über die erste Rolle der Streckeinrichtung geleitet, wobei diese Rolle ein- oder mehrfach umschlungen wird. Die Fördermenge der Spinnpumpe ist so eingestellt, daß

man einen Gesamttiter von 138 Denier erhält. Von hier wird das Material auf die zweite, ebenfalls ein- oder mehrfach umschlungene Rolle geleitet. Diese zweite Rolle weist eine Umfangsgeschwindigkeit von 1150 m auf, so daß das Material im Verhältnis 1:4,6 verstreckt wird. Das verstreckte Fadenbündel hat

•einen Gesamttiter von 30 Denier. Seine Festigkeit beträgt 7 g/Denier und seine Bruchdehnung 12 %.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polyamidfäden oder -bändern, dadurch gekennzeichnet, daß man in geschlossenem, vollständig gefülltem Gefäß bei erhöhtem Druck Lactampolymerisat in bekannter Weise herstellt, wobei — wie üblich — maximal 1 % Wasser als einziges reaktionsförderndes Agens vorhanden ist, diese Polymerisationsschmelze verformt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 740 273, 895 501, 212·

USA.-Patentschrift Nr. 2 241 322; österreichische Patentschrift Nr. 165 701; französische Patentschriften Nr. 907 481, 870 484, 088, 860533;

schweizerische Patentschrift Nr. 242 616.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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