DE3115281C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Her­ stellung von Fasern aus Poly-(polymethylenterephthalamiden) und Nylon 4. Insbesondere betrifft die Erfindung ein sol­ ches Verfahren, bei dem eine einphasige Fusionsschmelze aus Poly-(polymethylenterephthalamid) oder Nylon 4 einer­ seits und Wasser andererseits durch eine Spinndüse extru­ diert wird und danach zur Erzielung einer Molekülorientie­ rung gereckt wird und schließlich einer Nachbehandlung un­ terzogen wird, um Fasern mit hochwertigen physikalischen Eigenschaften zu erhalten.

Polypyrrolidon (Nylon 4) ist für eine Vielzahl von Anwen­ dungen in hohem Maße erwünscht. Es ist insbesondere er­ wünscht, aus diesem Material Textilfasern herzustellen, da Nylon 4 hydrophile Eigenschaften hat. Diese hydrophile Na­ tur von Nylon 4 führt zu erwünschten, ästhetischen Eigen­ schaften sowie zu einem hohen Feuchtigkeitserholungsverhal­ ten.

Poly-(polymethylenterephthalamide) bilden eine Klasse von Nylonmaterialien, welche einen sehr hohen Schmelzpunkt ha­ ben sowie eine sehr hohe Übergangstemperatur zweiter Ord­ nung. Es ist daher potentiell brauchbar als Faser für Rei­ fencords sowie auf dem Bekleidungssektor, insbesondere zur Herstellung von bügelfreien Textilien (mit Permanentbügel­ falten). Poly-(hexamethylenterephthalamid), welches auch als Nylon 6T bezeichnet wird, ist besonders für solche Ver­ wendungen geeignet und stellt den bevorzugten Vertreter die­ ser Verbindungsklasse dar.

Nylon 6T hat einen Schmelzpunkt von 371°C. Wenn dieses Poly­ mere auf Temperaturen erhitzt wird, welche sich dem Schmelz­ punkt annähern, so tritt Zersetzung des Polymeren auf, be­ vor eine verarbeitbare Schmelze erhalten wird. Herkömmliche Verfahren zum Verspinnen dieses Polymeren bestehen in Naß­ spinnverfahren, bei denen konzentrierte Schwefelsäure als Polymerlösungsmittel verwendet wird. Das Polymere wird so­ dann in einem wäßrigen Medium koaguliert. Dabei kommt es zur Bildung einer verdünnten Schwefelsäure in dem Koagula­ tionsbad und diese ist verantwortlich für die beobachtete Hydrolyse des Polymeren sowie für beträchtliche Verluste an Molekulargewicht. Die Verwendung von konzentrierter Schwe­ felsäure an sich zum Verwenden des Polymeren führt schein­ bar nicht zu einer Verringerung des Molekulargewichts des Polymeren, wohl aber die Verwendung von Wasser im Koagu­ lationsmedium. Allgemein ist jedoch die Verwendung von kon­ zentrierter 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 Inter­ esse 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 Poly­ meren auf Temperaturen, welche sich dem Schmelzpunkt an­ nähern, eine Polymerzersetzung eintritt und das Polymere im wesentlichen wiederum in der Monomere, nämlich das Pyrroli­ don, übergeht, aus dem es ursprünglich gewonnen wurde. Diese Zersetzung erkennt man leicht an einer scharfen Ver­ ringerung der Viskosität der Schmelze und an der Unmöglich­ keit, die erhaltenen Schmelze mit Fasererzeugungsanlagen zu verarbeiten.

Es ist möglich, Fasern aus Nylon 4 nach Naßspinnverfahren und Trockenspinnverfahren herzustellen. Die Erfordernisse hinsichtlich des Polymerlösungsmittels und hinsichtlich der Rückgewinnungsanlagen für die Rückgewinnung des Lösungs­ mittels und für die Verhinderung einer Umweltverschmutzung sowie die hohen Lösungsmittelkosten machen solche Verfah­ ren 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 wert­ loser Produkte nicht ausgeschlossen werden.

Zur Nutzbar­ machung von Poly-(polymethylenterephthalat) sowie von Nylon 4 für die Herstellung von Fasern bedarf es somit eines Ver­ fahrens zur Herstellung dieser Fasern, welches die oben erwähnten Nachteile der herkömmlichen Faserherstellungsver­ fahren vermeidet und Fasern mit ausgezeichneten physikali­ schen Eigenschaften liefert.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Fa­ sern geschaffen, bei dem zunächst eine homogene, einphasi­ ge Fusionsschmelze von Poly-(polymethylenterephthalamid) oder Polypyrrolidon einerseits und Wasser andererseits her­ gestellt 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 Zer­ setzungspunktes des Polymeren liegt. Sodann wird die Schmel­ ze 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 Molekularge­ wichts des Polymeren auf Grund 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 verfe­ stigen, wird dennoch überraschenderweise festgestellt, daß die erhaltenen Fasern keine Umhüllungs-Kern-Struktur und die darauf zurückgehenden, unerwünschten Eigenschaften auf­ weisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt das Verspinnen von Poly-(polymethylenterephthalamiden) und Nylon 4 bei einer Temperatur, welche beträchtlich unterhalb der Zersetzungs­ punkte derselben liegt. Das Verfahren erfordert keine un­ erwünschten 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 erfindungsge­ mäß eingesetzt werden können, haben Struktureinheiten mit der folgenden Formel

wobei n 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 ein­ gesetzt werden, z. B. Caprolactam oder dergl. Hierdurch werden zusätzliche Struktureinheiten in das Polymere ein­ geführt, und zwar in Mengen, welche die erwünschten Eigen­ schaften der gebildeten Fasern nicht beeinträchtigen. Ei­ nige 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 Polymethylen­ diamin allein nicht erreichbar sind.

Die als Ausgangsmaterialien für das erfindungsgemäße Ver­ fahren eingesetzten Polymeren können durch Substanz­ blockpolymerisation oder auf andere herkömmliche Weise her­ gestellt werden. Da Poly-(polymethylenterephthalamide)- Polymere und -Copolymere bekannt sind ebenso wie Polypyrro­ lidone, 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.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zunächst erforderlich, eine homogene, einphasige Fu­ sionsschmelze aus Poly-(polymethylenterephthalamid) oder Polypyrrolidon und Wasser herzustellen. Die Menge des Was­ sers zur Bildung einer homogenen, einzigen Phase der Fu­ sionsschmelze liegt vorzugsweise oberhalb 5 Gew.-% und speziell oberhalb 10 Gew.-% und vorzugsweise unterhalb von 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymeren und des Wassers. Wenn man als Polymeres Poly-(polymethylen­ terephthalamide) einsetzt, so sind gewöhnlich 5 bis 25 Gew.-% Wasser bevorzugt und speziell 7 bis 15 Gew.-%, be­ zogen auf die Gesamtmischung. Bei Verwendung von Poly­ pyrrolidon wählt man vorzugsweise etwa 5 bis 15 Gew.-% Was­ ser. Der Wassergehalt wird durch die Arbeitstemperatur be­ einflußt sowie durch das Molekulargewicht des Polymeren und andere Faktoren. Ein brauchbares Verfahren zur Ermitt­ lung 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 Wassergehal­ tes existieren.

Typischerweise wird das feste Polymere mit dem Wasser ver­ mischt, worauf das Polymere das Wasser adsorbiert. Dabei entsteht ein feuchter Polymerfestkörper. Das angefeuch­ tete Polymere wird sodann zu einer Schmelze verarbeitet, üblicherweise mit Hilfe eines Schneckenextruders. Der Ex­ truder 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 Zersetzungstempera­ tur des Polymeren. Um das Wasser im flüssigen Zustand zu halten, ist zumindest die Aufrechterhaltung des autogenen Drucks erforderlich. Bei der Kompression treten im allge­ meinen höhere Drucke auf. Es ist gewöhnlich bevorzugt, die Schmelze bei einer Temperatur zu bilden, welche um minde­ stens etwa 10°C oberhalb des minimalen Schmelzpunktes des Polymer-Wasser-Gemisches liegt, um eine homogene Zusammen­ setzung 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 Molekularge­ wicht und den Verarbeitungsbedingungen usw. Typischer­ weise wird die Schmelze bei einer Temperatur im Bereich von etwa 170 bis 250°C und vorzugsweise bei etwa 180 bis 220°C gebildet, wenn man Poly-(polymethylenterephthal­ amide) einsetzt. Andererseits arbeitet man bei Einsatz von Polypyrrolidon bei einer Temperatur im Bereich von vor­ zugsweise etwa 165 bis 175°C. Der Schmelzpunkt des Poly­ pyrrolidons liegt bei 240 bis 260°C.

Nach der Herstellung der homogenen, einphasigen Fusions­ schmelze erfolgt eine Schmelzextrusion durch eine Spinn­ düse unter Filamentbildung. Gewöhnlich reicht der im Ex­ truder erzeugte Druck für die Extrusion aus. Es können je­ doch, falls erwünscht, auch zusätzliche Pumpen oder Druck­ beaufschlagungseinrichtungen verwendet werden. Die Spinn­ düse 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 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 überlege­ nen hydrophilen Eigenschaften von Nylon 4. Somit haben die erhaltenen Filamente von Nylon 4 eine homogene, transparen­ te Struktur, welche im wesentlichen frei ist von Hüll- Kern-Strukturmerkmalen, von Hohlräumen, von Dichtegradien­ ten über den Filamentquerschnitt, von internen Reflexionen und anderen Fehlern, welche üblicherweise bei einem unge­ steuerten Wasserdampfaustritt aus den entstehenden Fasern auftreten.

Nachdem die erzeugten 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 zu­ sätzliche Reckung kann man die Filamente in Verbindung mit einer Beaufschlagung mit Heißluft ziehen. Alternativ oder in Verbindung damit können die Filamente auch über eine be­ heizte Oberfläche, z. B. eine Platte, einen Stift oder eine Rolle gezogen werden. Dieser Ziehvorgang kann in einer Stu­ fe 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 er­ halten, im allgemeinen ist es jedoch bevorzugt, die Schmel­ ze in eine Verfestigungszone zu extrudieren, welche mit Dampf unter Druck gesetzt ist und welche auf Grund des ge­ sättigten Dampfes auf einer Temperatur gehalten wird, die um etwa 10°C oder etwa 50°C unterhalb der minimalen Schmelz­ temperatur der Polymer-Wasser-Masse liegt. Eine solche Ver­ arbeitung 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 er­ hitzte Oberfläche. Es ist ferner möglich, eine verbesserte Reckung durch Extrusion der Filamente in heißes Wasser her­ beizuführen. Hierdurch kann auch die Freisetzung von Wasser aus dem Extrudat geregelt werden.

Obgleich keine weitere Verarbeitung der Filamente erforder­ lich ist, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, so können doch zusätzliche Bearbeitungsstufen vorgenommen werden. Zum Beispiel kann man die Filamente einem Nach­ reckprozeß unterwerfen oder trocknen, relaxieren (entspan­ nen, kräuseln oder dergl.). Es ist gewöhnlich erwünscht, die Filamente unter geregelten Bedingungen hinsichtlich Tempe­ ratur und Feuchtigkeit zu trocknen, um ihre Transparenz zu verbessern. Dies erfolgt vorzugsweise bei einer Trocken­ temperatur im Bereich von 110 bis 180°C und einer Naßtem­ peratur im Bereich von etwa 60 bis 100°C. Nach dem Trocknen ist es ferner günstig, die Filamente in Dampf unter Druck zu entspannen, so daß sich eine Schrumpfung von etwa 5 bis 40% einstellt. Diese Art der Verarbeitung führt zu ausgewogenen physikalischen Eigenschaften.

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

Beispiel 1

Poly-(hexamethylenterephthalamid) (Nylon 6T) mit einer rela­ tiven Viskosität von 1,7 (ermittelt in Schwefelsäure) wird in Form eines feinen Pulvers mit einer Teilchengröße von weniger als 100 µm eingesetzt. Wasser in einer Menge von etwa 20%, bezogen auf das Gesamtgewicht, wird dem Poly­ meren zugemischt, so daß man ein freifließendes, trocken erscheinendes Pulver erhält. Dieses Material wird zu dich­ ten, 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 ein­ zigen Spinnkapillare mit 85 µm Durchmesser und einer Schutzfilterpackung. Die Rheometertemperatur beträgt 200°C. 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 35 bar (500 psi) gehalten. Am Ende dieser Zeitspanne wird der Kolben­ antrieb 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 2

Das Polymere von Beispiel 1 wird in Form eines groben Granu­ lats 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 200°C extrudiert, und zwar durch eine Einzig­ spinnkapillare mit 200 µm 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 Schergeschwin­ digkeit von 10 000 sec^-1 gemessen und beträgt etwa 160 Pa · s (1600 P).

Beispiel 3

Das Polymere des Beispiels 2 wird in einen Ein-Schnecken­ extruder 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 Auf­ wickelvorrichtung erlaubt.

Der Extruder wird zunächst mit einem Acrylnitril-"Anfahr"- Polymeren mit einem Gehalt von etwa 15% Wasser beschickt, bis eine hydratisierte Acrylnitril-Polymerschmelze in sta­ biler Weise der Spinndüse zugeführt wird. Das hydratisier­ te Polymere des Beispiels 2 wird in den Einfülltrichter ge­ geben. Sodann erfolgt ein progressiver Übergang von 100% Acrylnitril-Polymer-Wasser zu 100% Nylon 6T-Wasser und die Extrudertemperaturen werden eingestellt, so daß man eine Schmelztemperatur von 200°C erhält.

Das hydratisierte Nylon 6T gelangt zur Spinndüse mit einem Durchsatz von 7,4 g/min. Die Spinndüse enthält 37 Kapilla­ ren mit jeweils 200 µm Durchmesser. Die Dampfkammer ist mit gesättigtem Dampf unter einem Druck von 0,7 bar Überdruck (10 psig) gesetzt. Die gesponnenen Filamente werden auf ein Gesamt­ reckverhältnis von 60 gereckt. Man erhält ein Filament­ bündel mit einem Gesamtdenier von 150 (166,6 tex) und einem Denier pro Filament von 4,1 (4,55 tex). Die Reißfestigkeit des Filamentbündels, gemessen auf einem Instron-Zugtestgerät, beträgt etwa 2 g/1,111 tex (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 10x und die erhaltenen Filamente können nachfol­ gend nochmals gereckt werden, indem man sie über eine er­ hitzte 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 µm und mit einer Schutzfilterpackung. Da die im Han­ del 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 faser­ bildenden 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 ermitteln. Daher sind die Ergebnisse der nachfolgenden Beispiele, wenn­ gleich 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 0,5% 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 µm ausgerüstet ist. Das Polymere wird auf 240 bis 260°C erhitzt, bis eine Schmelze gebildet wird. Die erhal­ tene Schmelze liegt als dünne Flüssigkeit vor, welche in der Hauptsache aus dem Pyrrolidon-Monomeren besteht. Beim Extrudieren dieser dünnen Schmelze wird keine Faser erhal­ ten.

Beispiel 5

Es wird wiederum das im Vergleichsbeispiel erwähnte Poly­ mere eingesetzt. Ein Gemisch von 90 Teilen des Polymeren und 10 Teilen Wasser wird in das gleich Instron-Kapillar- Rheometer eingefüllt. Nach dem Erhitzen der Polymer-Wasser- Masse auf eine Temperatur von 170°C erhält man eine homo­ gene, einphasige Fusionsschmelze. Diese Schmelze wird durch die Kapillare an die Atmosphäre extrudiert, wobei eine Fa­ 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 ein­ trat, zu messen. Es war jedoch offensichtlich, daß eine adäquate Reckung möglich ist, so daß gute Fasereigenschaf­ ten erhalten werden. Die Faser ist im wesentlichen transpa­ rent und hat eine homogene Struktur, welche im wesentlichen frei ist von Hohlräumen, von Hüll-Kern-Strukturmerkmalen, von Dichtegradienten und Oberflächenstreifen. Ein Hand­ test zeigt, daß eine gute Zugfestigkeit vorliegt, und zwar sowohl unter geraden Filamentbedingungen als auch unter Schleifenbedingungen. Eine Probe der Faser wird in Ameisen­ säure aufgelöst, wobei eine 0,5%ige Lösung erhalten wird. Die relative Viskosität des Polymeren wird mit 1,56 er­ mittelt. Dies zeigt, daß im wesentlichen keine Verringe­ rung des Molekulargewichtes des Polymeren beim Faserbil­ dungsprozeß eintritt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Fasern, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man eine homogene, einphasige Fusions­ schmelze eines der Polymeren Poly-(polymethylenterephthal­ amid) 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 7 bis 15 Gew.-% beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztemperatur 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 5 bis 12 Gew.-% Was­ ser enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Bereich von 165 bis 175°C liegt.