DE1570237C3

DE1570237C3 - Verfahren zur Herstellung von Stangen und Profilen aus Polylactamen

Info

Publication number: DE1570237C3
Application number: DE1570237A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr. 6700 Ludwigshafen Jung; Hermann Dr. 6719 Carlsberg Linge; Ludwig Dipl.-Ing. 6703 Limburgerhof Raichle; Rolf Dr. 6800 Mannheim Schellenberg
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1965-01-09
Filing date: 1965-01-09
Publication date: 1974-05-02
Also published as: GB1125403A; CH435698A; FR1462950A; NL6600166A; SE308202B; DE1570237A1; DE1570237B2; AT282927B; BE674823A

Description

Es ist bekannt, diskontinuierlich Rohre aus Polyamiden herzustellen, indem man eine Schmelze aus Lactamen, Aktivatoren und Katalysatoren in erwärmten und rotierenden Formen polymerisiert. Mit derartigen Verfahren können Formteile mit einer Länge bis zu 6 m hergestellt werden.

Es ist weiter aus der britischen Patentschrift 919 246 bekannt, kontinuierlich Formkörper aus Polyamiden herzustellen, indem man eine Schmelze aus Lactamen, Aktivatoren und Katalysatoren in einem Extruder polymerisiert und das Polyamid durch eine gekühlte Formvorrichtung auspreßt. Hierbei ist jedoch nachteilig, daß die Polyamidketten durch die im Extruder auftretenden Scherkräfte und die Temperaturen, die häufig bis über den Schmelzpunkt der Polyamide ansteigen, abgebaut werden.

Es wurde nun gefunden, daß man in vorteilhafter Weise Stangen und Profile aus Polylactamen durch die aktivierte anionische Polymerisation von Lactamen und Auspressen der Polylactame durch eine gekühlte Formvorrichtung herstellen kann, wenn man erfindungsgemäß die Ausgangsstoffe in einem auf Polymerisationstemperatur, erwärmten dünnwandigen Gefäß mit beweglichem Boden mischt, das Gefäß dann mit dem Boden auf den Kolben einer Strangpreßmaschine setzt und nach der Polymerisation das Polymerisat im Zustand einer unterkühlten Schmelze durch die gekühlte Formvorrichtung auspreßt.

Man erhält auf diese Weise Stangen oder Profile aus Polylactamen, in denen die Moleküle verstreckt sind, so daß derartige Formkörper bessere Festigkeitseigenschaften haben. So beträgt beispielsweise die Kerbschlagzähigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Formkörper das 1,5fache von nach üblichen Verfahren hergestellten Polyamidteilen. Weiterhin vorteilhaft ist, daß die Polyamidketten nicht merklich abgebaut werden und die Polylactame eine enge Molekulargewichtsverteilung haben. Bei den gemäß dem vorliegenden Verfahren erreichten hohen Abzugsgeschwindigkeiten wird die normalerweise zu erwartende Lunkerbildung unterbunden. Darüber hinaus werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Polylactame erhalten, deren Monomerengehalt unterhalb von 1,2 Gewichtsprozent liegt. Bei nach üblichen Verfahren durch aktivierte anionische Polymerisation von Lactamen hergestellten Polyamiden beträgt vergleichsweise der Monomerengehalt etwa 3 bis 9%. Die erfindungsgemäß hergestellten Formkörper haben außerdem eine um 50 Gewichtsprozent geringere Wasseraufnahme. Die vorstehend aufgeführten Ergebnisse sind überraschend, da bekannt ist, daß die aktivierte anionische Polymerisation von Lactamen sehr schnell verläuft. Man erhält dabei normalerweise Produkte mit unmeßbar hohen K-Werten, die in der Praxis nicht mehr ohne Zersetzung schmelzbar sind. Wie Vergleichsversuche ergeben haben, ist es nicht möglich, ein nach

ίο herkömmlichen anionischen Polymerisationsverfahren hergestelltes Polylactam auf beispielsweise 190⁰C zu erwärmen und dann strangzupressen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft durchgeführt, indem man die polyamidbildenden Ausgangsstoffe zunächst in einem dünnwandigen Gefäß, das auf Polymerisationstemperaturen, etwa auf 80 bis 16O⁰C, vorzugsweise auf 100 bis 140⁰C, erwärmt ist, mischt. Das Gefäß, das mit einem beweglichen Boden versehen ist, wird in die waagerecht angeordnete Strangpresse eingesetzt. Der Kolben der Strangpresse wird auf den beweglichen Boden des Gefäßes aufgesetzt und das sich nach der Polymerisation im Zustand einer unterkühlten Schmelze befindliche Polymerisat wird durch die gekühlte Formvorrichtung ausge-

»5 preßt. Temperaturregelung ist nicht erforderlich. Durch die Kühlung bedingt, erreicht man eine sofortige Erstarrung der Oberfläche und damit eine Formbeständigkeit der ausgepreßten Profile. Die günstigsten Eigenschaften bei den Formkörpern werden erreicht, wenn das Polyamid im Temperaturbereich zwischen 210 und 180 C (Eigentemperatur) ausgepreßt wird. In diesem Temperaturbereich ist das Polyamid im Zustand einer unterkühlten Schmelze.
Bei einem Druck von 10 t und einem Stempelquerschnitt von 150 mm sowie einer Stempelfläche von 180 cm² kann eine Auspreßgeschwindigkeit von 20 m/ Min. erreicht werden. Bei einem Durchmesser des Zylinders der Strangpresse von 150 mm können kreiszylindrische Stangen von 10 bis 40 mm Durchmesser und 15 bis 20 m Länge hergestellt werden. Der Preßdruck beträgt dabei zwischen 5 und 10 t. Bezogen auf 1 cm² Stempelfläche ergibt dies einen Preßdruck von 25 bis 55 kg.

Um Strangpreßprofile mit besonders hohen Festigkeiten zu erhalten, ist es zweckmäßig, diese direkt nach dem Auspressen auf einer Walzenstraße oder in Ziehdüsen zu verstrecken.

Zur weiteren Erläuterung des Verfahrens dienen die Fig. 1 und 2.

In Fig. 1 bedeutet 1 eine Mischplatte, mit der der aus Lactam, Katalysator und Aktivator bestehende Polymerisationsansatz 2 gemischt wird, 3 einen beweglichen Boden; 4 und 5 sind die an den beweglichen Boden angebrachten Zuführungen, durch welche die einzelnen Komponenten des Polymerisationsansatzes in das Gefäß hineingedrückt werden.

In Fig. 2 bedeutet 6 den Zylinder der Strangpresse, 7 die gekühlte Formvorrichtung, 8 das ausgepreßte Profil, 9 das Polymerisationsgefäß, 10 den beweglichen Boden deF Polymerisationsgefäßes und 11 den Stempel der Strangpresse.

Unter aktivierter anionischer Polymerisation wirJ die Polymerisation von Lactamen in Gegenwart von Aktivatoren und Katalysatoren verstanden.

f>5 Als Polymerisationskatalysatoren können die hierfür bekannten Verbindungen, wie die Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle, z. B. Natrium, Kalium, Calcium oder deren basische Verbindungen, wie die Amide, Al-

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koholate oder Hydroxide, die Organometallverbin- 35 g Hexamethylenbiscarbamidocaprolactam (Addi-

dungen der I. bis III. Hauptgrirppe des Perioden- tionsprodukt von 2 Mol Caprolactam an 1 MoI Hexa-

systems der Elemente oder bevorzugt AJkalilactamver- methylendiisocyanat-1,6) und 35 Teilen Natriumca-

bindungen, wie Natriumlactamat, verwendet werden. prolactamat gefüllt. Die Mischung wird vorher durch

Geeignete Lactame mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen 5 getrennte Zugaben von Caprolactamat enthaltendem

im Ring sind insbesondere Caprolactam, ferner Capryl- Caprolactam und Hexamethylenbiscarbamidocapro-

lactam, önanthlactam, Caprinlactam, Laurinlactam, lactam enthaltendem Caprolactam in das Gefäß

substituierte Lactame, wie s-Äthyl-s-caprolactam, gemäß Fig. 1 und anschließendes Durchmischen her-

^-Äthyl-g-önanthlactam oder Methylenbiscaprolac- gestellt. Die Temperatur der Schmelze beträgt 14O⁰C,

tarne. io die des Polymerisationsgefäßes 160⁰C. Die Mischplatte

Als Aktivatoren sind beispielsweise acylierte Lac- 1 wird, nachdem das Gemisch homogenisiert ist, enttarne, wie N-Acetylcaprolactam, und Verbindungen, fernt. Das Gefäß (Fig. 1), das mit einem beweglichen die acylierend wirken, wie Isocyanate, sowie besonders Boden versehen ist, wird in die waagerecht angeordnete substituierte Harnstoffe, aber auch Urethane oder Strangpresse (Fig. 2) eingesetzt. Der Kolben der Guanidine geeignet. 15 Strangpresse wird auf den beweglichen Boden des

Die Polymerisation kann auch in Gegenwart üb- Gefäßes aufgesetzt und das sich nach Abschluß der

licher Zusätze, wie Füll- oder Farbstoffen, oder Pigmen- Polymerisation im Zustand einer unterkühlten Schmel-

ten durchgeführt werden. ze befindliche Polyamid, das eine Temperatur von etwa

Die erfindungsgemäß hergestellten Profile eignen 185°C hat, durch die gekühlte Formvorrichtung 7 sich für alle Verwendungszwecke, für die nach üblichen 20 gepreßt. Diese Auspreßtemperatur liegt 25° C unter-Verfahren hergestellte Profile verwendet werden. halb des Schmelzpunktes des Polyamids. Der zum . . . Auspressen benötigte hydrostatische Druck beträgt ^belspiel 8 bis 9 kp/cm². Aus dem so erhaltenen Rundstab

In ein Polymerisationsgefäß (Fig. 2) von 1,2 Liter können beispielsweise Zahnräder, die besonders

Inhalt wird eine Mischung aus 500 g Caprolactam, 25 gute Eigenschaften haben, hergestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Stangen und Profilen aus Polylactame!! durch die aktivierte anionische Polymerisation von Lactamen und Auspressen der Polylactame durch eine gekühlte Formvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausgangsstoffe in einem auf Polymerisationstemperatur erwärmten dünnwandigen Gefäß mit beweglichem Boden mischt, das Gefäß dann mit dem Boden auf den Kolben einer Strangpreßmaschine setzt und nach der Polymerisation das Polymerisat im Zustand einer unterkühlten Schmelze durch die gekühlte Formvorrichtung auspreßt.