DE1169611B

DE1169611B - Verfahren zur Herstellung von Faeden aus polymerisiertem Caprolactam

Info

Publication number: DE1169611B
Application number: DEZ5889A
Authority: DE
Inventors: Hans J Zimmer
Original assignee: HJ Zimmer Verfahrenstechnik
Current assignee: HJ Zimmer Verfahrenstechnik
Priority date: 1956-11-27
Filing date: 1956-11-27
Publication date: 1964-05-06

Description

Verfahren zur Herstellung von Fäden aus polymerisiertem Caprolactam Es ist bekannt, daß sich in Polyamidschmelzen auf der Basis Caprolactam ein temperaturabhängiges Gleichgewicht von hoch- und niedermolekularen Verbindungen einstellt. Der wasserlösliche Extrakt, der z. B. 100/o beträgt, setzt sich aus etwa 600/0 Lactam und etwa 40 °/o Oligomeren zusammen.
Um ein technologisch hochwertiges Endprodukt zu erzeugen, muß der Anteil an wasserlöslichen, niedermolekularen Verbindungen verringert werden.
Üblicherweise strebt man in der Polyamidkunstseide Anteile an Niedermolekularen von weniger als 20/( an. Dies wird erreicht durch Extraktion der Schnitzel mit Wasser, Evakuierung der Schmelze oder Abdestillieren aus der Schmelze mit Inertgasen, wobei man vorzugsweise Stickstoff, Kohlensäure oder überhitzten Wasserdampf verwendet. Erfahrungsgemäß hat der nach der Extraktion mit Wasser in den Schnitzeln verbleibende Rest an Niedermolekularen etwa die gleiche mengenmäßige Zusammensetzung an Lactam und Oligomeren wie das ursprüngliche Polymerisat. Setzt man jedoch eine solche Schmelze höheren Temperaturen aus, z. B. beim Verspinnen, so steigt der Extraktgehalt sofort an und strebt dem natürlichen Gleichgewicht zu, wie er in der Polymerisationsapparatur vorhanden war. Man bemüht sich deshalb, die Verweilzeit des extrahierten Polymerisates so kurz wie möglich zu halten, was durch besondere Formgebung des Spinnkopfes zu erreichen versucht wird.
Mit Vakuum extrahiertes Polymerisat weist ein anderes Verhältnis der Zusammensetzung des Extraktes von Monomeren und Oligomeren auf. Im Vakuum destilliert vorwiegend Lactam ab, so daß der verbleibende Gesamtextraktgehalt zugunsten der Oligomeren verschoben wird. Für die erstrebenswerten technologischen Eigenschaften der Endprodukte der Verarbeitung sind aber die monomeren Anteile von erheblicher Bedeutung; denn die Erfahrung zeigt, daß die Polymerisate nach einer Vakuumbehandlung zwar sehr viskositätsstabil, aber die Erzeugnisse daraus relativ spröde sind. Dies ist insbesondere für die Eigenschaften von Cordfäden nachteilig. Man hat also klar erkannt, daß solche Beeinträchtigungen des mit Vakuum behandelten Polymerisates und der daraus hergestellten Erzeugnisse auf den relativ niederen Monomerenanteil im verbleibenden Gesamtextrakt zurückzuführen ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von Fäden aus polymertsiertem Caprolactam, dessen Gehalt an wasserlöslichen, niedermolekularen Verbindungen durch Vakuumbehandlung der Schmelze herabgesetzt wor- den ist, bei dem man die Polymerisatschmelze 0,5 bis 12 Stunden auf 240 bis 3000 C erhitzt und dann verspinnt. Im Verlauf dieser Zeit ändert sich das Verhältnis von Monomeren zu Oligomeren derart, daß je nach eingehaltener Verweilzeit und Temperatur ein bestimmter und jederzeit reproduzierbarer Anteil an Monomeren im Polymerisat enthalten ist. Die thermische Behandlung wird in der Regel zweckmäßigerweise so lange durchgeführt, bis der gebliebene Extraktgehalt wieder etwa 600/0 Monomere enthält. In diesem Zustand ist das Polymerisat für die Erzeugung hochwertiger Produkte wieder geeignet. Es wurde nämlich festgestellt, daß die Wirkung der vorausgegangenen Vakuumbehandlung, also die Herabsetzung des Gesamtextraktgehaltes des Polymeris ates, durch die darauffolgende thermische Behandlung nicht sofort durch ein Ansteigen des Gesamtextraktgehaltes verringert wird. Es werden vielmehr zunächst auf Kosten der anwesenden Oligomeren Monomere bis zu 50 bis 70 70°/o des vorhandenen Gesamtextraktes nachgebildet. Erst bei weiterer Behandlung steigt der Gesamtextrakt wieder an.
Die Herstellung einer Qualitätskunstseide ist nun erfindungsgemäß möglich, ohne daß das Schnitzelzwischenprodukt oder die fertige Kunstseide extrahiert bzw. gewaschen und getrocknet werden muß.
Der technische Fortschritt dieses Verfahrens liegt klar auf der Hand, da sämtliche Apparaturen für die Extraktion, das Waschen, Trocknen usw. mit allen ihren Störanfälligkeiten entbehrlich werden. Man ist also durch die Erfindung in der Lage, für jeden technologischen Verwendungszweck in der geeigneten Polymerisatschmelze mit dem gewünschten Gesamtextraktgehalt das optimale Verhältnis von Lactam zu Oligomere reproduzierbar einzustellen, denn Temperatur und Verweilzeit in der Umwandlungsstufe sind genau regelbar.
Bei den jetzt üblichen Spinnverfahren und deren technologischer Anordnung ist jede Schmelze eine bestimmte Zeit lang im Spinnkopf hohen Temperaturen ausgesetzt. Das bedeutete bisher bei Verwendung von mit Wasser axtrahiertem Polymerisat einen unerwünschten Anstieg des Gesamtextraktes während des Spinnprozesses von etwa 0,3 bis 20/o, während bei Verwendung einer vakuumbehandelten Schmelze in der Verformungseinrichtung die erfindungsgemäß erforderliche Dauer der Hitzebehandlung bei 240 bis 3000 C nicht erreicht wurde. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist diese notwendige und bekannte Verweilzeit in den Vorgang der thermischen Behandlung miteinzubeziehen.
Es ist zwar ein Verfahren bekannt, bei dem man die Polyamide nach der Polykondensation und gegebenenfalls einer Evakuierung auf eine Temperatur abkühlt, die nur wenig höher als der Schmelzpunkt liegt, und erst unmittelbar vor dem Verformen auf die erforderliche Spinntemperatur erhitzt. Die Temperaturen liegen hierbei während der Verweilzeit im Bereich von 220 bis 2400 C, also unterhalb der unteren Grenze, die für die Temperaturbehandlung gemäß der Erfindung erforderlich ist.
Beispiel Eine vakuumbehandelte Polymerisatschmelze mit einem Restextraktgehalt von 1,50/0 und einem Verhältnis Lactam zu Oligomere von 1 : 10 wird 45 Minuten einer Temperatur von 2800 C ausgesetzt. Das Polymerisat läßt sich stabil verspinnen. Die Verweilzeit im Spinnkopf beträgt hierbei 6 Minuten, die Temperatur 2900 C. In den erhaltenen Fäden beträgt das Verhältnis Lactam zu Oligomere 6 : 4, der Gesamtextraktgehalt unverändert 1,5 °lo.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von Fäden aus polymerisiertem Caprolaktam, dessen Gehalt an wasserlöslichen, niedermolekularen Verbindungen durch Vakuumbehandlung der Schmelze herabgesetzt worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polymerisatschmelze 0,5 bis 12 Stunden auf 240 bis 3000 C erhitzt und dann verspinnt. ~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 887 691; schweizerische Patentschrift Nr. 27 761.