DE2813118A1

DE2813118A1 - Processing of laurolactam - with crosslinking by radiation after shaping from the melt

Info

Publication number: DE2813118A1
Application number: DE19782813118
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: MASSENBACH BECHTOLD FRHR VON
Current assignee: MASSENBACH BECHTOLD FRHR VON
Priority date: 1977-12-30
Filing date: 1978-03-25
Publication date: 1979-07-12

Abstract

After casting, extruding or spinning of molten laurolactam, the molten material is immediately cross-linked, at least on the surface, by exposure to high-energy radiation. Fillers may be incorporated in the melt before irradiation. Processing is greatly simplified, addn. of catalysts, stabilisers, etc. to separate batches of molten lactam, which are mixed immediately before shaping, being eliminated. Non-toxic products with better physiological compatibility, e.g. for use as joint replacements, are obtd.

Description

Verfahren zur Verarbeitung von Laurin-Lactam Method of processing lauric lactam

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergießen, Extrudieren oder Verspinnen von Laurin-Lactam, bei welchem das Laurin-Lactam geschmolzen und sodann in eine Form vergossen, zur Bildung eines Strangpreßkörpers oder einer Folie extrudiert oder zu Fäden versponnen wird.The invention relates to a method for potting, extruding or Spinning of lauric lactam, in which the lauric lactam is melted and then potted in a mold, extruded to form an extrusion or film or is spun into threads.

Es ist bekannt, daß man Laurin-Lactam schmelzen und bei einer Temperatur zwischen 1650 und 1700C, vorzugsweise bei 168 C, drucklos gießen, zu Strangpreßkörpern oder Folien extrudieren oder durch Spinndüsen verspinnen kann. Die Schmelze ist niederviskos. Bei diesem bekannten Verfahren wird das zu verarbeitende Laurin-Lactam auf zwei Kessel aufgeteilt und in diesen geschmolzen. In jeden Kessel werden Zusätze von Katalysatoren und/oder Stabilisatoren gegeben, wobei die Zusätze so gewählt werden, daß sie in dem jewei.ligen Kessel noch keine Polymerisation des Laurin-Lactams hervorrufen. Nach ausreichendem Rühren der beiden Kesselinhalte werden dieselben in vorbestimmten Verhältnissen über Dosierpumpen und ein anschließendes Mischrohr in eine Form, Strangpresse oder Düse gegeben. Die nunmehr vereinigten Katalysatoren und Stabilisatoren, die bisher in den beiden Kesseln voneinander getrennt waren, bewirken unmittelbar nach der Mischung eine schnelle Polymerisierung des Laurin-Lactams in Form einer drei-dimensionalen Vernetzung. Dabei müssen sämtliche Zuführrohre, Mischrohre, Gießwege, Formen, Düsen u.dgl.It is known that lauric lactam can be melted and kept at one temperature between 1650 and 1700 ° C, preferably at 168 ° C, cast without pressure, to form extruded bodies or can extrude films or spin them through spinnerets. the melt is low viscosity. In this known method, the lauric lactam to be processed divided into two boilers and melted in them. There are additives in every boiler given by catalysts and / or stabilizers, the additives chosen that there is no polymerization of the lauric lactam in the respective boiler cause. After the two contents of the kettle have been sufficiently stirred, they become the same in predetermined proportions via metering pumps and a subsequent mixing tube put in a mold, extruder or nozzle. The now combined catalysts and stabilizers, which were previously separated from each other in the two boilers, effect rapid polymerization of the lauric lactam immediately after mixing in the form of a three-dimensional network. All feed pipes, Mixing tubes, pouring paths, molds, nozzles and the like.

sowie auch die umgebende Luft auf 165 0C bis 170 0C erwärmt sein, da sonst ein Zusetzen der geschilderten Teile sowie das Auftreten von feinen Poren in den aus dem Laurin-Lactam hergestellten Gegenständen erfolgen kann. Dieses bekannte Verarbeitungsverfahren ist daher außerordentlich schwierig durchzuführen. Wegen der Gefährlichkeit und Giftigkeit der verwendeten Katalysatoren muß mit höchster Vorsicht, meist unter einem Schutzgas, gearbeitet werden. Laurin-Lactam ist in seiner vernetzten Form sehr hart und abriebfest. Eine Verwendung des durch das bekannte Verfahren hergestellten Laurin-Lactams für physiologische Zwecke, beispielsweise als Gelenkersatz od.dgl., ist jedoch wegen der physiologischen Unverträglichkeit der zugesetzten Katalysatoren und Stabilisatoren nicht möglich. Auch die bekannten Folien- und Fadenherstellungsverfahren für Laurin-Lactam sind sehr umständlich durchzuführen und wegen ihrer Kompliziertheit fehleranfällig.as well as the surrounding air must be heated to 165 0C to 170 0C, otherwise clogging of the parts described and the appearance of fine pores can take place in the objects made from the lauric lactam. This well-known Processing procedure is therefore extremely difficult to carry out. Because the danger and toxicity of the catalysts used must be with the highest Be careful, usually work under a protective gas. Lauric lactam is in his cross-linked form very hard and wear-resistant. A use of the known by the Process produced lauric lactams for physiological purposes, for example As a joint replacement or the like., However, because of the physiological intolerance the added catalysts and stabilizers not possible. Even the known ones Film and thread production processes for laurine-lactam are very laborious to carry out and prone to errors because of their complexity.

Die nach der Mischung der beiden Anteile erzeugten Folien oder Fäden müssen sehr schnell gebildet werden, da andernfalls das Laurin-Lactam bereits aushärtet, bevor es aus den Düsen austritt. Andererseits dauert es bei Gegenständen mit größeren Abmessungen relativ lang, bis eine vollständige Aushärtung eintritt.The films or threads produced after mixing the two components must be formed very quickly, otherwise the lauric lactam hardens before it emerges from the nozzles. On the other hand, it takes time with objects relatively long with larger dimensions until complete hardening occurs.

Durch die Erfindung soll das Verfahren der eingangs genannten Art so verbessert werden, daß alle geschilderten Nachteile des bekannten Verfahrens beseitigt sind und ein einfaches, schnelles und wirksames Verarbeiten des Laurin-Lactams möglich ist, wobei insbesondere die Herstellung eines physiologisch verträglichen Materials möglich sein soll.The invention is intended to use the method of the type mentioned at the beginning are improved so that all the disadvantages of the known process described are eliminated and a simple, quick and effective processing of the lauric lactam is possible, in particular the production of a physiologically compatible one Material should be possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß geschmolzenes, durch Vergießen, Extrudieren oder Verspinnen in die gewünschte Gestalt gebrachtes Laurin-Lactam unmittelbar nach Erreichen dieser Gestalt durch Bestrahlen mit energiereicher Strahlung wenigstens oberflächlich drei-dimensional vernetzt wird.This object is achieved according to the invention in that molten, brought into the desired shape by casting, extrusion or spinning Laurin-Lactam immediately after reaching this shape by irradiating with high-energy Radiation is at least superficially networked three-dimensionally.

Durch diese Art der Verarbeitung fällt das Herstellen der Schmelze in getrennten Behältern weg und es ist nicht unbedingt erforderlich, Katalysatoren oder Stabilisatoren der Schmelze zuzugeben, um eine drei-dimensionale Vernetzung zu erreichen. Dadurch kann das Verarbeitungsverfahren wesentlich einfacher und gefahrloser gestaltet werden und es läßt sich ein giftfreies Endprodukt beliebiger Gestalt herstellen.The production of the melt falls through this type of processing put away in separate containers and it is not absolutely necessary to use catalytic converters or to add stabilizers to the melt in order to achieve three-dimensional crosslinking to reach. This makes the processing process much easier and safer be designed and a non-toxic end product of any shape can be produced.

Die Bestrahlung kann mit Älpha-, Beta-, Gamma-, Neutronen-, Röntgen, UV- oder Laser-Strahlen durchgeführt werden. Bevorzugt wird UV-Strahlung.The irradiation can be done with alpha, beta, gamma, neutron, X-ray, UV or laser rays can be carried out. UV radiation is preferred.

Es ist bereits bekannt, Polyäthylen mit Hilfe einer Kobalt-60-Strahlungsquelle in Anwesenheit von gasförmigem Acetylen und Chlor-trifluor-äthylen zu bestrahlen, um in den Oberflächenschichten des Polyäthylens eine drei-dimensionale Vernetzung und infolgedessen eine hochfeste Beschaffenheit und Abriebfestigkeit in diesen Schichten zu erzielen. Bei der erfindungsgemäßen Bestrahlung von Laurin-Lactam-Schmelzen ist es nun sehr überraschend, daß die drei-dimensionale Vernetzung lediglich durch die Bestrahlung allein erzielt werden kann und daß die bisher benötigten, unangenehm zu verarbeitenden und hochgiftigen Katalysatoren und/oder Stabilisatoren vollständig in Wegfall kommen können.It is already known to use a cobalt-60 radiation source to make polyethylene irradiate in the presence of gaseous acetylene and chlorotrifluoroethylene, around three-dimensional cross-linking in the surface layers of the polyethylene and consequently high strength and abrasion resistance in these layers to achieve. In the case of the irradiation of lauric-lactam melts according to the invention It is now very surprising that the three-dimensional networking only through the Irradiation alone can be achieved and that the previously required, unpleasant processed and highly toxic catalysts and / or stabilizers completely can come to an end.

Falls aus irgendwelchen Gründen eine Beschleunigung des Verarbeitungsverfahrens erwünscht ist, können natürlich zusätzlich, wie bei den bekannten Verfahren, Katalysatoren und/oder Stabilisatoren beigemischt werden. Ein nachfolgendes bestrahlen gemäß der Erfindung verkürzt die Aushärtzeit und ergibt bessere Materialeigenschaften, insbesondere größere Dimensionstreue und Abriebfestigkeit sowie geringere Wasseraufnahmefähigkeit.If for any reason an acceleration of the processing procedure if desired, catalysts can of course also be used, as in the known processes and / or stabilizers are added. A subsequent irradiate according to the Invention shortens the curing time and results in better material properties, in particular greater dimensional accuracy and abrasion resistance as well as lower water absorption capacity.

Das häufig erwünschte Zusetzen von Füllstoffen zu der Laurin-Lactam-Schmelze beeinträchtigt die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht. Die Füllstoffe müssen lediglich vor dem Bestrahlen beigemischt werden. Es ist zweckmäßig, die Füllstoffe in Form von Perlen mit einem Durchmesser von etwa 0,5 bis 1 mm beizumischen. Sie bestehen vorzugsweise aus Glas, Keramik oder Kunststoff und besitzen eine Hitzebeständigkeit bis zu 240°C. Da das geschmolzene Laurin-Lactam niederviskos ist und eine geringe Dichte besitzt, weisen zur Vermeidung von Entmischung während der Verarbeitung die Perlen zweckmäßigerweise eine Dichte von etwa 1,0 g/cm³ auf.The often desired addition of fillers to the lauric-lactam melt does not affect the implementation of the method according to the invention. The fillers only have to be added before irradiation. It is convenient to use the fillers in the form of pearls with a diameter of about 0.5 to 1 mm. she are preferably made of glass, ceramic or plastic and are heat-resistant up to 240 ° C. Since the melted laurine-lactam is of low viscosity and low Has density, to avoid segregation during processing Beads conveniently have a density of about 1.0 g / cm³.

Da ihre Dichte in diesem Fall etwa der Dichte des geschmolzenen Laurin-Lactams entspricht, tritt während des Bestrahlens praktisch keine Entmischung ein. Besonders geeignet sind als Füllstoffe keramische Perlen mit einer Dichte zwischen 0,9 und 1,4 g/cm³ bei 168°C. Als zweckmäßig haben sich auch Kunststoffperlen aus Tetrafluoräthylen oder Hostaflon erwiesen.Because their density in this case is about the density of the melted lauric lactam corresponds, practically no segregation occurs during irradiation. Particularly Ceramic beads with a density between 0.9 and 1.4 g / cm³ at 168 ° C. Have also proven to be useful Plastic beads made from tetrafluoroethylene or hostaflon.

Zur Erzielung einer besseren Formbeständigkeit während der Bestrahlung wird die Schmelze vorzugsweise während dieses Vergangs auf einer Temperatur von etwa 165° bis 170°C gehallen. Falls für bestimmte Anwendungszwecke erwünscht oder erforderlich, kann die Schmelze zusätzlich unter einem Schutzgas gehalten werden.To achieve better dimensional stability during irradiation the melt is preferably at a temperature of during this process about 165 ° to 170 ° C. If desired for certain purposes or required, the melt can also be kept under a protective gas.

Die Bestrahlung des Laurin-Lactams darf selbstverständlich erst erfolgen, wenn dieses in die endgültig gewünschte Gestalt gebracht ist, beispielsweise in eine Form vergossen oder aus einer Strangpreßöffnung oder Düse ausgepreßt ist.Irradiation of the laurine-lactam may of course only take place when this is brought into the final desired shape, for example in a mold is cast or extruded from an extrusion orifice or nozzle.

Die Zuführwege des geschmolzenen Laurin-Lactams müssen sorgfältig gegen die Strahlung abgeschirmt werden, da sonst bereits eine Verfestigung und Vernetzung des Laurin-Lactams eintreten würde, bevor dieses seine endgültige Gestalt erhält. Natürlich haben die verschiedenen oben erwähnten Strahlungsarten verschiedene Eindringtiefen in das geschmolzene Laurin-Lactam. Man wird daher bei größeren Abmessungen der hergestellten Formen energiereichere Strahlen, beispielsweise mittels einer Wolframkathode erzeugte harte Röntgenstrahlen, anwenden. Mit solchen harten Strahlen kann man beispielsweise eine Eindringtiefe von etwa 10 cm, bei einer beidseitigen Bestrahlung also eine durchgehende Bestrahlung von etwa 20 cm starken Teilen erzielen Auch über die Eindringtiefe von etwa 10 cm hinaus wird natürlich noch eine Wirkung erzielt, aber in dieser größeren Tiefe kann man nicht damit rechnen, daß die Vernetzung durchgehend drei-dimensional ist. Bei Folien, Fäden oder Gießlingen mit einer Stärke von wenigen Zentimeter können beispielsweise die einfacher zu erzeugenden weicheren Strahlen angewendet werden.The feed routes of the molten lauric lactam must be careful be shielded from the radiation, otherwise solidification and crosslinking will already take place of the lauric lactam would occur before it takes its final shape. Of course, the different types of radiation mentioned above have different penetration depths into the melted lauric lactam. One is therefore produced with larger dimensions Forms more energetic rays, for example generated by means of a tungsten cathode hard x-rays. With such hard rays you can, for example a penetration depth of about 10 cm, i.e. one when irradiated on both sides Continuous irradiation of about 20 cm thick parts can also be achieved through the penetration depth Of course, an effect is still achieved from about 10 cm, but this is greater Depth one cannot count on the fact that the networking is consistently three-dimensional is. With foils, threads or castings with a thickness of a few centimeters you can for example, the easier to generate softer rays can be used.

Durch die Zugabe der Füllstoffe kann insbesondere erreicht werden, daß das Endprodukt bei Temperaturschwankungen geringeren Dimensionsänderungen unterworfen ist. Während nach den bekannten Verfahren hergestellte Teile Dimensionsschwankungen in der Größenordnung von 0,30 % aufweisen, können diese Dimensionsschwankungen bei Zusatz von Füllstoffen auf etwa 0,15 % gesenkt werden.The addition of fillers can in particular achieve that the end product is subject to minor dimensional changes with temperature fluctuations is. While parts manufactured according to the known method have dimensional fluctuations of the order of 0.30%, these dimensional fluctuations can occur The addition of fillers can be reduced to around 0.15%.

Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Laurin-Lactam besitzt eine Temperaturbeständigkeit bis etwa 2000C.The lauric lactam produced by the process according to the invention has a temperature resistance up to about 2000C.

Claims

Claims W Method for casting, extruding or spinning of lauric lactam, in which the lauric lactam is melted and then converted into a Molded, extruded to form an extrusion or film or is spun into threads, characterized in that molten, in the Laurin-lactam brought to the desired shape immediately after reaching this shape by exposure to high-energy radiation, at least superficially, three-dimensionally is networked.

2. The method according to claim 1, characterized in that the melt Catalysts and / or stabilizers are added before the irradiation.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Fillers are added to the melt before irradiation.

4. The method according to claim 3, characterized in that fillers in the form of pearls with a diameter of about 0.5 to 1 mm.

5. The method according to claim 4, characterized in that the pearls made of glass, ceramic or plastic and a heat resistance up to 2400C own.

6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that 3 the beads have a density of about 1.0 g / cm.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the melt during the irradiation at a temperature of about 165 to 170au is held.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the melt is kept under a protective gas.