DE3115281A1

DE3115281A1 - Verfahren zur herstellung von fasern

Info

Publication number: DE3115281A1
Application number: DE19813115281
Authority: DE
Inventors: Denis Stamford Conn. Coleman; Edwin J. Pensacola Florida Siegman
Original assignee: American Cyanamid Co
Current assignee: Wyeth Holdings LLC
Priority date: 1980-04-21
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1982-04-08
Also published as: FR2480798B1; ES501481A0; DE3115281C2; KR830005406A; FR2480798A1; GB2074500A; ES8300146A1

Description

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27,915

AMERICAN CYANAMID COMPANY Wayne, N. J., USA

Verfahren zur Herstellung von Fasern

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Poly-(polymethylenterephthalamiden) und Nylon 4. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Verfahren, bei dem eine einphasige Fusionsschmelze aus Poly-(polymethylenterephthalamid) oder Nylon 4 einerseits und Wasser andererseits durch eine Spinndüse extrudiert wird und danach zur Erzielung einer Molekülorientierung gereckt wird und schließlich einer Nachbehandlung unterzogen wird, um Fasern mit hochwertigen physikalischen Eigenschaften zu erhalten.

Polypyrrolidon (Nylon 4) ist für eine Vielzahl von Anwendungen in hohem Maße erwünscht. Es ist insbesondere erwünscht, aus diesem Material Textilfasern herzustellen, da

Nylon 4 hydrophile Eigenschaften hat. Diese hydrophile Natur von Nylon k führt zu erwünschten, ästhetischen Eigenschaften sowie zu einem hohen Feuchti^keitserholungsverhalten.

Poly-(polymethylenterephthalamide) bilden eine Klasse von Nylonmaterialien, welche einen sehr hohen Schmelzpunkt haben sowie eine sehr hohe Übergangstemperatur zweiter Ordnung. Es ist daher potentiell brauchbar als Faser für Reifencords sowie auf dem Bkleidungssektor, insbesondere zur Herstellung von bügelfreien Textilien (mit Permanentbügelfalten) . Poly-(hexamethylenterephthalamid), welches auch als Nylon 6T bezeichnet wird, ist besonders für solche Verwendungen geeignet und stellt den bevorzugten Vertreter dieser Verbindungsklasse dar.

Nylon 6T hat einen Schmelzpunkt von 371°C. Wenn dieses Polymere auf Temperaturen erhitzt wird, welche sich dem Schmelzpunkt annähern, so tritt Zersetzung des Polymeren auf, bevor eine verarbeitbare Schmelze erhalten wird. Herkömmliche Verfahren zum Verspinnen dieses Polymeren bestehen in Naßspinnverfahren, bei denen konzentrierte Schwefelsäure als Polymerlösungsmittel verwendet wird. Das Polymere wird sodann in einem wäßrigen Medium koaguliert. Dabei kommt es zur Bildung einer verdünnten Schwefelsäure in dem Koagulationsbad und diese ist verantwortlich für die beobachtete Hydrolyse des Polymeren sowie für beträchtliche Verluste an Molekulargewicht. Die Verwendung von konzentrierter Schwefelsäure an sich zum Verwenden des Polymeren führt scheinbar nicht zu einer Verringerung des Molekulargewichts des Polymeren, wohl aber die Verwendung von Wasser im Koagulationsmedium. Allgemein ist jedoch clie Verwendung von konzentrierter Schwefelsäure als Polymerlösungsmittel äußerst unattraktiv. Außerdem hat das Verspinnen von Nylon 6T und verwandten Polymeren auch noch eine Reihe von weiteren

Problemen mit sich gebracht. Daher war bisher das Interesse an Fasern aus solchen Polymeren trotz ihrer potentiell günstigen Eigenschaften begrenzt.

Es wurden bereits erhebliche Anstrengungen unternommen, um Nylon 4 in der Schmelze zu Fasern zu verspinnen. Es wurde jedoch stets festgestellt, daß beim Erhitzen dieses Polymeren auf Temperaturen, welche sich dem Schmelzpunkt annähern, eine Polymerzersetzung eintritt und das Polymere im wesentlichen wiederum in der Monomere, nämlich das Pyrrolidon, übergeht, aus dem es ursprünglich gewonnen wurde. Diese Zersetzung erkennt man leicht an einer scharfen Verringerung der Viskosität der Schmelze und an der Unmöglichkeit, die erhaltene Schmelze mit Fasererzeugungsanlagen zu verarbeiten.

Es ist möglich, Fasern aus Nylon k nach Naßspinnverfahren und Trockenspinnverfahren herzustellen. Die Erfordernisse hinsichtlich des Polymerlösungsmittels und hinsichtlich der Rückgewinnungsanlagen für die Rückgewinnung des Lösungsmittels und für die Verhinderung einer Umweltverschmutzung sowie die hohen Lösungsmittelkosten machen solche Verfahren jedoch wenig attraktiv. Ferner kann in der Stufe der Koagulation sowohl beim Naßspinnverfahren als auch beim Trockenspinnverfahren ein Abbau oder eine Hydrolyse des Polymeren und somit die Bildung minderwertiger oder wertloser Produkte nicht ausgeschlossen werden. Zur nutzbarmachung von Poly-(polymethylenterephthalat)sowie von Nylon k für die Herstellung von Fasern bedarf es somit eines Verfahrens zur Herstellung dieser Fasern, welches die oben erwähnten Nachteile der herkömmlichen Faserherstellungsverfahren vermeidet und Fasern mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften liefert.

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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Fasern geschaffen, bei dem zunächst eine homogene, einphasige Fusionsschmelze von Poly-Cpolymethylenterephthalamid) oder Polypyrrolidon einerseits und Wasser andererseits hergestellt wird, und zwar bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes des Wassers bei Atmosphärendruck und bei einer Temperatur und einem Druck, welche das Wasser im flüssigen Zustand halten, wobei die Temperatur unterhalb des Zersetzungspunktes des Polymeren liegt. Sodann wird die Schmelze durch eine Spinndüse unter Bildung einer Vielzahl von Filamenten extrudiert und schließlich zur Orientierung der Moleküle gereckt.

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß das Verfahren nicht zu einer signifikanten Verringerung des Molekulargewichts des Polymeren aufgrund der Verarbeitung führt. Es ist ferner überraschend, daß eine adäquate Molekülreckung der Polymermoleküle erreicht werden kann, ohne daß man das Reckverfahren in einer Dampfdruckumgebung durchführt. Trotz der Tatsache, daß die entstehenden Filamente sich nicht in einer unter Dampfdruck stehenden Verfestigungszone verfestigen, wird dennoch überraschenderweise festgestellt, daß die erhaltenen Fasern keine Umhüllungs-Kern-Struktur und die darauf zurückgehenden, unerwünschten Eigenschaften aufweisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt das Verspinnen von Poly-(polymethylenterephthalamiden) und Nylon 4 bei einer Temperatur, welche beträchtlich unterhalb der Zersetzungspunkte derselben liegt. Das Verfahren erfordert keine unerwünschten Polymerlösungsmittel zur Verflüssigung der Polymeren. Demgemäß wird mit vorliegender Erfindung ein äußerst günstiges Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Poly-(polymethylenterephthalamide) und Polypyrrolidon geschaffen.

Die Poly-(polymethylenterephthalamide), welche erfindungsgemäß eingesetzt werden können, haben Struktureinheiten mit der folgenden Formel

wobei η eine ganze Zahl von etwa 2 bis 12 und vorzugsweise von etwa 4 bis 8 und -insbesondere 6 bedeutet. Polymere mit solchen Struktureinheiten können erhalten werden durch Polykondensation von Terephthalsäure und Polymethylendiamin nach herkömmlichen Verfahren. Es können Co-Reaktanten eingesetzt werden, z.B. Caprolactam oder dergl.. Hierdurch werden zusätzliche Struktureinheiten in das Polymere eingeführt, und zwar in Mengen, welche die erwünschten Eigenschaften der gebildeten Fasern nicht beeinträchtigen. Einige dieser Co-Reaktanten können dazu verwendet werden, den Schmelzpunkt des erhaltenen Polymeren zu verringern oder andere Fasereigenschaften zu erhalten, welche mit einer Kombination von Terephthalsäure und Polymethylendiamin allein nicht erreichbar sind.

Die als Ausgangsmaterialien für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzten Polymeren können durch Substanzblockpolymerisation oder auf andere herkömmliche Weise hergestellt werden. Da Poly-(polymethylenterephthalamide)-Polymere und -Copolymere bekannt sind ebenso wie Polypyrrolidone, erübrigt sich eine Diskussion ihrer Eigenschaften und ihrer Herstellung. Brauchbare Polymere dieser Typen haben ein Molekulargewicht von vorzugsweise etwa 6000 bis etwa 100 000 und darüber und speziell im Bereich von etwa 10 000 bis 50 000. Als Hauptkriterium für die Auswahl des Polymeren dient die Möglichkeit, mit Wasser eine einzige Fusionsschmelzphase zu bilden.

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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zunächst erforderlich, eine homogene, einphasige Fusionsschmelze aus Poly-(polyraethylenterephthalamid) oder Polypyrrolidon und Wasser herzustellen. Die Menge des Wassers zur Bildung einer homogenen, einzigen Phase der FusionsBchmelze liegt vorzugsweise oberhalb 5 Gew.% und speziell oberhalb 10 Gew.% und vorzugsweise unterhalb von 90 Gew.96, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymeren und des Wassers. Wenn man als Polymeres Poly-(polymethylenterephthalamide) einsetzt, so sind gewöhnlich 5 bis 25 Gew.% Wasser bevorzugt und speziell 7 bis 15 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmischung. Bei Verwendung von Polypyrrolidon wählt man vorzugsweise etwa 5 bis 15 Gew.% Wasser. Der Wassergehalt wird durch die Arbeitstemperatur beeinflußt sowie durch das Molekulargewicht des Polymeren und andere Faktoren. Ein brauchbares Verfahren zur Ermittlung des richtigen Polymer-Wasser-Gemisches besteht in der Konstruktion eines Phasendiagramms. Es besteht jedoch ein erheblicher Spielraum hinsichtlich des Polymer-Wasser-Verhältnisses, besonders bei höheren Arbeitstemperaturen. Daher kann die homogene, einphasige Fusionsschmelze in der Regel in einem relativ breiten Bereich des Wassergehaltes existieren.

Typischerweise wird das feste Polymere mit dem Wasser vermischt, worauf das Polymere das Wasser adsorbiert. Dabei entsteht ein feuchter Polymerfestkörper. Das angefeuchtete Polymere wird sodann zu einer Schmelze verarbeitet, üblicherweise mit Hilfe eines Schneckenextruders. Der Extruder erhitzt und komprimiert die Polymer-Wasser-Masse und liefert eine homogene, einphasige Fusionsschmelze bei dem zweckentsprechenden Druck und der zweckentsprechenden Temperatur, gewöhnlich oberhalb des autogenen Drucks. Das Polymer-Wasser-Gemisch bildet die gewünschte Schmelze bei einer Temperatur oberhalb des Siedepunktes des Wassers (bei

Atmosphärendruck) sowie unterhalb der Zersetzungstemperatur des Polymeren. Um das Wasser im flüssigen Zustand zu halten, ist zumindest die Aufrechterhaltung des autogenen Drucks erforderlich. Bei der Kompression treten im allgemeinen höhere Drucke auf. Es ist gewöhnlich bevorzugt, die Schmelze bei einer Temperatur zu bilden, welche um mindestens etwa 10⁰C oberhalb des minimalen Schmelzpunktes des Polymer-Wasser-Gemisches liegt, um eine homogene Zusammensetzung der Schmelze zu gewährleisten. Bei Temperaturen oberhalb der minimalen Schmelztemperatur des Polymer-Wasser-Gemisches liegt die einphasige Schmelze innerhalb eines relativ breiten Bereichs des Gehaltes an Wasser vor, so daß ein größerer Spielraum hinsichtlich des Wassergehaltes besteht. Die genaue Wassermenge, welche bei der gewählten Polymerklasse möglich ist, hängt in gewisser Weise ab von der Zusammensetzung des Polymeren, von dessen Molekulargewicht und den Verarbeitungsbedingungen usw.. Typis.cherweise wird die Schmelze bei einer Temperatur im Bereich von etwa 170 bis 250°C und vorzugsweise bei etwa 180 bis 220⁰C gebildet, wenn man Poly-(polymethylenterephthalamide) einsetzt. Andererseits arbeitet man bei Einsatz von Polypyrrolidon bei einer Temperatur im Bereich von vorzugsweise etwa 165 bis 175⁰C Der Schmelzpunkt des PoIypyrrolidons liegt bei 240 bis 260⁰C.

Nach der Herstellung der homogenen, einphasigen Fusionsschmelze erfolgt eine Schmelzextrusion durch eine Spinndüse unter Filamentbildung. Gewöhnlich reicht der im Extruder erzeugte Druck für die Extrusion aus. Es können jedoch, falls erwünscht, auch zusätzliche Pumpen oder Druckbeaufschlagungseinrichtungen verwendet werden. Die Spinndüse sollte faserbildende Öffnungen zweckentsprechender Größe aufweisen, so daß man Filamente mit Textildenier nach beendeter Verarbeitung erhält. Die Extrusion kann in die Atmosphäre erfolgen, obgleich nach Wunsch auch andere

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Umgebungen vorgesehen werden können. Die Extrusion in die Atmosphäre ist bei Polypyrrolidon bevorzugt.

Wenn man Nylon 4 verwendet, so besteht beim Austritt des Filamentextrudats aus der Spinndüse an die Atmosphäre wenig oder keine Tendenz zur raschen Verdampfung des Wassers aus den Filamenten. Dies wird zurückgeführt auf die überlegenen hydrophilen Eigenschaften von Nylon 4. Somit haben die erhaltenen Filamente von Nylon 4 eine homogene, transparente Struktur, welche im wesentlichen frei ist von Hüll-Kern-Strukturmerkmalen, von Hohlräumen, von Dichtegradienten über den Filamentquerschnitt, von internen Reflexionen und anderen Fehlern, welche üblicherweise bei einem ungesteuerten Wasserdampfaustritt aus den entstehenden Fasern auftreten.

Nachdem die erzeugen Filamente extrudiert wurden, werden sie erfindungsgemäß einem Reckprozeß unterworfen, so daß man eine Molekülorientierung erhält. Dieses Recken führt zu verbesserten physikalischen Eigenschaften der Filamente sowie zu einer Verringerung der Abmessungen. Das Recken kann in einem begrenzten Maße nach herkömmlichen Methoden erfolgen, z.B. mit Abzugsrollen oder dergl.. Für eine zusätzliche Reckung kann man die Filamente in Verbindung mit einer Beaufschlagung mit Heißluft ziehen. Alternativ oder in Verbindung damit können die Filamente auch über eine beheizte Oberfläche, z.B. eine Platte, einen Stift oder eine Rolle gezogen werden. Dieser Ziehvorgang kann in einer Stufe oder in mehreren Stufen während der Verarbeitung der gesponnenen Filamente erfolgen.

Wenn man Poly-(polymethylenterephthalamide) verwendet, so kann man zwar gute physikalische Fasereigenschaften durch Extrudieren der einphasigen Schmelze in die Atmosphäre erhalten, im allgemeinen ist es jedoch bevorzugt, die Schmel-

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ze in eine Verfestigungszone zu extrudieren, welche mit Dampf unter Druck gesetzt ist und welche aufgrund des gesättigten Dampfes auf einer Temperatur gehalten wird, die um etwa 10⁰C oder etwa 50⁰C unterhalb der minimalen Schmelztemperatur der Polymer-Wasser-Masse liegt. Eine solche Verarbeitung erlaubt einen höheren Reckgrad der Filamente, während diese in der Verfestigungszone verbleiben. Wenn man Filamente reckt, die in der Atmosphäre gebildet wurden, so erfolgt dies gewöhnlich durch Ziehen über eine erhitzte Oberfläche, z.B. eine Platte, einen Stift oder eine Rolle. Dieser Reckvorgang kann auch verwirklicht werden, indem man in erhitzte Luft hinein verspinnt, und zwar entweder allein oder in Kombination mit einem Ziehen über eine erhitzte Oberfläche. Es ist ferner möglich, eine verbesserte Reckung durch Extrusion der Filamente in heißes Wasser herbeizuführen. Hierdurch kann auch die Freisetzung von Wasser aus dem Extrudat geregelt werden.

Obgleich keine weitere Verarbeitung der Filamente erforderlich ist, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, so können doch zusätzliche Bearbeitungsstufen vorgenommen werden. Zum Beispiel kann man die Filamente einem Nachreckprozeß unterwerfen oder trocknen, relaxieren (entspannen, kräuseln oder dergl.. Es ist gewöhnlich erwünscht, die Filamente unter geregelten Bedingungen hinsichtlich Temperatur und Feuchtigkeit zu trocknen, um ihre Transparenz zu verbessern. Dies erfolgt vorzugsweise bei einer Trockentemperatur im Bereich von 110 bis 180°C und einer Naßtemperatur im Bereich von etwa 60 bis 100⁰C. Nach dem Trocknen ist es ferner günstig, die Filamente in Dampf unter Druck zu entspannen, so daß sich eine Schrumpfung von etwa 5 bis kO% einstellt. Diese Art der Verarbeitung führt zu ausgewogenen physikalischen Eigenschaften.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Alle Teil- und Prozentangaben beziehen sich, falls nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht.

Beispiel 1

Poly-(hexamethylenterephthalamid) (Nylon 6T) mit einer relativen Viskosität von 1,7 (ermittelt in Schwefelsäure) wird in Form eines feinen Pulvers mit einer Teilchengröße von weniger als 100 Mikron eingesetzt. Wasser in einer Menge von etwa 20%, bezogen auf das Gesamtgewicht, wird dem Polymeren zugemischt, so daß man ein freifließendes, trocken erscheinendes Pulver erhält. Dieses Material wird zu dichten, zylindrischen Pellets mit einem Durchmesser von 9»5 mm und einem Gewicht von etwa 2,5 g und mit einem Wassergehalt von 19% geformt. Die Pellets werden in ein Instron-Kapillar-Rheometer eingefüllt. Dieses ist ausgerüstet mit einer einzigen Spinnkapillare mit 85 Mikron Durchmesser und einer Schutzfilterpackung. Die Rheometertemperatur beträgt 200⁰C. Das Rheometerrohr wird sofort nach Beschicken mit den Pellets mit Hilfe der Kolbenstange abgeschlossen und die Beladung wird während 5 min unter einem Druck von etwa 500 psi gehalten. Am Ende dieser Zeitspanne wird der Kolbenantrieb eingeschaltet und die Polymer-Wasser-Schmelze wird durch die Kapillare mit einer linearen Geschwindigkeit von etwa 9 m/min extrudiert. Ein klares Filament tritt aus, welches nach dem Austritt aus der Spinnkapillare an Luft gereckt werden kann und manuell, wie dies für typische, faserbildende Schmelzen der Fall ist. Das extrudierte Filament hat einen Polymergehalt, der nur eine geringfügige Änderung hinsichtlich des Molekulargewichts im Vergleich zum Ausgangspolymeren aufweist. Dies kann ermittelt werden durch Bestimmung der relativen Viskosität.

Beispiel

Das Polmyre von Beispiel 1 wird in Form eines groben Granulats mit einer Teilchengröße im Bereich von 0,25 bis 0,75 mm hergestellt. Das Granulat wird bei Zimmertemperatur in einem Doppelkegel-Mischgerät mit Wasser vermischt, wobei man ein freifließendes, trocken erscheinendes Festprodukt mit einem Wassergehalt von etwa 8% erhält. Das in Form von Pellets vorliegende Material wird mit Hilfe eines Instron-Rheometers bei 200⁰C extrudiert, und zwar durch eine Einzigspinnkapillare mit 200 Mikron Durchmesser und mit einem Durchsatz von 5 m/min (lineare Geschwindigkeit). Man erhält ein transparentes Filament mit den gleichen ausgezeichneten Reckeigenschaften an Luft wie bei Beispiel 1. Die scheinbare Schmelzviskosität wird bei einer scheinbaren Schergeschwindigkeit von 10 000 see gemessen und beträgt etwa 1600 P.

Beispiel 5

Das Polymere des Beispiels 2 wird in einen Ein-Schneckenextruder mit 1,8 cm Durchmesser eingefüllt. Dieser ist mit der Spinndüse über eine Schmelzfördereinrichtung verbunden. Die Spinndüse entläßt das Extrudat in eine Dampfkammer, die drei stufen von Reckrollen aufweist sowie eine Dichtung, die den Austritt des gereckten Garns zu einer externen Aufwickelvorrichtung erlaubt.

Der Extruder wird zunächst mit einem Acrylnitril-"Anfahr"-Polymeren mit einem Gehalt von etwa 1596 Wasser beschickt, bis eine hydratisierte Acrylnitril-Polymerschmelze in stabiler Weise der Spinndüse zugeführt wird. Das hydratisierte Polymere des Beispiels 2 wird in den Einfülltrichter gegeben. Sodann erfolgt ein progressiver Übergang von 10090 Acrylnitril-polymer-Wasser zu 100% Nylon 6T-Wasser und die Extrudertemperaturen werden eingestellt, so daß man eine Schmelztemperatur von 200⁰C erhält.

Das hydratisierte Nylon 6T gelangt zur Spinndüse mit einem Durchsatz von 7,4 g/min. Die Spinndüse enthält 37 Kapillaren mit Jeweils 200 Mikron Durchmesser. Die Dampfkammer ist mit gesättigtem Dampf unter einem Druck von 10 psig gesetzt. Die gesponnenen Filamente werden auf ein Gesamtreckverhältnis von 60 gereckt. Man erhält ein Filamentbündel mit einem Gesamtdenier von 150 und einem Denier pro Filament von 4,1. Die Reißfestigkeit des Filamentbundels, gemessen auf einem Instron-Zugtestgerät, beträgt etwa 2 g/den und die Bruchdehnung beträgt etwa 20%.

Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 3 wird in allen Einzelheiten wiederholt, wobei jedoch die Dampfkammer zur Atmosphäre hin offengelassen wird und kein Dampf eingeführt wird. Es wird festgestellt, daß die gesponnenen Filamente eine gute Reckdämpfung an Luft zeigen. Man erhält ein Reckverhältnis von etwa 1Ox und die erhaltenen Filamente können nachfolgend nochmals gereckt werden, indem man sie über eine erhitzte Fläche führt.

In jedem der oben erwähnten Beispiele haben die erhaltenen Fasern eine homogene, transparente Struktur ohne jegliche Hüll-Kern-Strukturmerkmale.

Bei den nachfolgenden Beispielen wird die Extrusion eines faserbildenden Nylon 4 untersucht, und zwar mit Hilfe eines Instron-Kapillar-Rheometers. Dieses ist ausgerüstet mit einer einzigen Spinnkapillare mit einem Durchmesser von 100 Mikron und mit einer Schutzfilterpackung. Da die im Handel erhältliche Menge an Nylon 4 extrem begrenzt ist, war die Menge der herstellbaren Fasern zu gering, als daß größere Proben hergestellt werden konnten. Es ist jedoch aus Untersuchungen von einer Vielzahl von anderen faserbildenden Polymeren bekannt, daß eine ausgezeichnete

Korrelation besteht zwischen dem Verhalten im Instron-Kapillar-Rheometer und einer üblichen Fasererzeugungsanlage. Wenn man bei der Herstellung von handelsüblichen Fasern im industriellen Maßstab Änderungen der Polymerzusammensetzung vornehmen will, so ist es allgemein üblich, die geänderte Polymermasse zunächst mit dem Instron-Kapillar-Rheometer auszuwerten, um das endgültige Verhalten der Masse zu ermit-Daher sind die Ergebnisse der nachfolgenden Beispiele, wenngleich auch nur qualitativ, doch äußerst aufschlußreich für das Verhalten bei der Durchführung des Verfahrens im industriellen Maßstab.

Vergleichsbeispiel

Bei diesem Beispiel wird als Polymeres trockenes Nylon 4 (Polypyrrolidon) verwendet. Eine Probe dieses Polymeren, aufgelöst zu 0,596 in Ameisensäure, zeigt eine relative Viskosität von 1,61. Ein Teil des trockenen Polymeren wird in ein Instron-Kapillar-Rheometer gefüllt, welches mit einer einzigen Spinnkapillare mit einem Durchmesser von 100 Mikron ausgerüstet ist. Das Polymere wird auf 240 bis 260°C erhitzt, bis eine Schmelze gebildet wird. Die erhaltene Schmelze liegt als dünne Flüssigkeit vor, welche in der Hauptsache aus dem Pyrrolidon-Monomeren besteht. Beim Extrudieren dieser dünnen Schmelze wird keine Faser erhalten.

Beispiel 5

Es wird wiederum das im Vergleichsbeispiel erwähnte Polymere eingesetzt. Ein Gemisch von 90 Teilen des Polymeren und 10 Teilen Wasser wird in das gleiche Instron-Kapillar-Rheometer eingefüllt. Nach dem Erhitzen der Polymer-Wasser-Masse auf eine Temperatur von 17O°C erhält man eine homogene, einphasige Fusionsschmelze. Diese Schmelze wird durch die Kapillare an die Atmosphäre extrudiert, wobei eine Fa-

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ser gebildet wird. Beim Bilden des Filaments wird dieses von Hand nach dem Austritt aus der Düse gezogen. Es war nicht möglich, das Ausmaß, in dem dabei eine Reckung eintrat, zu messen. Es war jedoch offensichtlich, daß eine adäquate Reckung möglich ist, so daß gute Fasereigenschaften erhalten werden. Die Faser ist im wesentlichen transparent und hat eine homogene Struktur, welche im wesentlichen frei ist von Hohlräumen, von Hüll-Kern-Strukturmerkmalen, von Dichtegradienten und Oberflächenstreifen. Ein Handtest zeigt, daß eine gute Zugfestigkeit vorliegt, und zwar sowohl unter geraden Filamentbedingungen als auch unter Schleifenbedingungen. Eine Probe der Faser wird in Ameisensäure aufgelöst, wobei eine O,5#ige Lösung erhalten wird. Die relative Viskosität des Polymeren wird mit 1,56 ermittelt. Dies zeigt, daß im wesentlichen keine Verringerung des Molekulargewichtes des Polymeren beim Faserbildungsprozeß eintritt.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß man eine homogene, einphasige Fusionsschmelze eines der Polymeren Poly-(polymethylenterephthalamid) oder Polypyrrolidon und Wasser bereitet, und zwar
unter Temperatur- und Druckbedingungen, welche das Wasser
im flüssigen Zustand halten, wobei die Temperatur oberhalb des Siedepunktes des Wassers bei Atmosphärendruck liegt
und unterhalb der Zersetzungstemperatur des Polymeren,
worauf man die Schmelze durch eine Spinndüse unter Bildung von Filamenten extrudiert und die gebildeten Filamente
zur Herbeiführung einer Molekülorientierung reckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere Poly-(hexamethylenterephthalamid) ist.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man direkt in eine Dampfdruckzone extrudiert, in der
die Reckstufe durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt der Polymer-Wasser-Schmelze etwa 7
bis 15% beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztemperatur etwa 180 bis 220°C beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere Polypyrrolidon ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einphasige Fusionsschmelze etwa 5 bis 12 Gew.% Wasser enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Bereich von etwa 165 bis 175⁰C liegt.