DE837436C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faeden aus geschmolzenen Hochpolymeren - Google Patents

Description

Das Schmelzspinnen hochpolymerer Stoffe, zu welchen u. a. makromolekulare Polyamide (Kondensationsprodukte von Diaminen mit Dicarbonsäuren und Kondensationsprodukte von ω-Aminocarbonsäuren), Polyester (Kondensationsprodukte von w-Oxycarbonsäuren, Kondensationsprodukte von Glykolen mit Dicarbonsäuren, Polyesteramide), Polyurethane (Reaktionsprodukte von Glykolen mit Diisocyanaten) und ähnliche Stoffe gehören, welche einen Schmelzpunkt zwischen etwa 150 bis gut 300 ° C aufweisen, stößt immer auf eine Schwierigkeit.

Diese Schwierigkeit besteht darin, daß die feinen Flüssi'gkeitsstrahlen im Augenblick, in dem sie die Spinnöffnungen verlassen, die Neigung zeigen, sich auf der Oberfläche der Spinndüse oder Spinnplatte auszubreiten, d. h. es besteht offenbar eine gewisse Adhäsion sämtlicher geschmolzener Stoffe an der Metallspinndüse, welche meistens aus einem hochchromihaltigen Nickelstahl oder aus einer anderen ao rostfreien Stahlsorte oder aus Nickel besteht.

Besonders ergibt dieses Phänomen Schwierigkeiten beim Anfangen des Spinnens, d. h. beim Anspinnen oder Einspinnen. Statt eines sofortigen

Ileraustretens eines ununterbrochenen Flüssigkeitsstrahles aus der Spinnöffnung, der· direkt in einen erstarrten Faden übergeht, bildet sich rings um diese Spinnöffnung ein Tropfen, welcher sich doTt hartnäckig festsetzt.

Infolgedessen entstellen Unregelmäßigkeiten beim Spinnen, welche zu allerlei Schwierigkeiten Veranlassung geben.

Unter dem Einfluß der hohen Spinndüsentemperatur und des eintretenden Luftsauerstoffes tritt an der Austrittsstelle des Fadens eine mehr oder wenig starke Verbrennung auf. Der dal>ei gebildete Rückstand läßt sich während der Spinnens nicht oder schwierig entfernen, was wieder Anlaß dazu geben kann, daß aufs neue Spinnmaterial sich absetzt, da die Kapillarwirkung bereits gebildeter und halb verkohlter organischer Reste meistens größer als die einer rein metallenen Oberfläche ist.

Schließlich werden dann immer wieder Spinnfehler entstehen, und eine völlige Reinigung der Spinndüse ist notwendig.

In der amerikanischen Patentschrift 2 273 638 wird empfohlen, die Spinndüsen, welche aus rostfreiem Stahl oder Nickel usw. bestehen können, vor dem Anfang des Spinnvorganges mit einem als Schmiermittel bezeichneten Stoff öl- oder wachsarti'ger Zusammenstellung, welcher aus einem Kondensationsprodukt eines Kohlenwasserstoffes l>esteht, einzureil>en. Obwohl hierdurch wohl vorübergehend eine Verbesserung erhalten wird, ist mit j diesem Mittel ein großer Nachteil verlmnden. Wenn auch diese Stoffe als hitzel>eständig empfohlen werden, erweist sich diese Beständigkeit doch nicht als vollkommen, so daß auf die Dauer praktisch kein einziger organischer Stoff völlig die Temperatur von etwa 300⁰ C, welche die Spinndüsen öfters aufweisen, vertragen kann, vor allem nicht in Gegenwart von Sauerstoff. Unter dem Einfluß des Luftsauerstoffes tritt sogar eine geringe Zersetzung auf. .

Dabei entsteht dann wieder ein Rückstand, der die Spinndüse mit einer dünnen Schicht l>edeckt, wodurch das oben beschriebene Phänomen, nämlich die Ausbreitung der Spinnflüssigkeit, wieder gefördert wird. '■

Jetzt ist ganz überraschend eine völlige Lösung dieser Probleme gefunden worden, und zwar da- J durch, daß man die Spinnoberfläche mit einem i äußerst dünnen Häutchen einer hitzel^ständigen j organischen Siliciumverbindung, ■/.. B. einem PoIyorganosiloxan oder einer davon hergeleiteten Verbindung, wie einem Polysilazin, versieht. Die Poly- j organosiloxane und die Verfahren zur Bildung und Aufbringung solcher Stoffe sind an sich durch die amerikanische Patentschrift 2 306 222 t>ekannt. Für die vorliegende Erfindung zu benutzende Polymersiloxannlme lassen sich elienfalls aus Ringsiloxanen bereiten, wie Octamethylcyclotetrasiloxan (s. z. B. \Y. P a t η ο d e and D. T. W i 1 c ο c k , Journal Am. Cheni. Soc, Bd. 68, 1946, S. 362).

Die l'olysilazine, in denen eine Iminogruppe oder eine sekundäre Am in verbindung vorkommt, sind durch die britische Patentschrift 593 727 bekannt.

Die auf diese Weise gebildeten Häutchen bestehen aus einer äußerst dünnen Schicht eines festen Stoffes und sind vollkommen verschieden von den ölartigen oder wachsartigen Schmiermitteln, wie sie in der amerikanischen Patentschrift 2 273 638 beschrieben worden sind.

Die Hä*utchen aus organischen Siliciumverbindungen werden in der genannten amerikanischen Patentschrift 2 306 222 als ein Mittel, um die Oberfläche verschiedener Materialien wasserabstoßend zu machen, beschrieben.

Die französische Patentschrift 938 556 beschreibt eine besondere Anwendung dieser Häutchen. Darin wird empfohlen, Spinndüsen aus Edelmetall, welche zum Spinnen von Viskosekunstseide in einem säure- und salzhaltigen Spinnbad benutzt werden, mit einem solchen Häutchen zu versehen. Dies hat zur Folge, daß das Zuwachsen der Öffnungen der Spinndüse durch Absetzung von Reaktionsprodukten des Spinnbades und der Spinnlösung vermieden wird.

Ein solches Problem kommt jedoch beim Schmelzspinnen gar nicht vor.

Weil die feinen Schichten von Polyorganosiloxanen stark wasserabstoßend sind, war es nicht zu erwarten, daß diese Schichten der Ausdehnung geschmolzener trockener Polykondensate über die Spinndüsenöberfläche völlig vorbeugen würden. Im Gegenteil, man könnte erwarten, daß Stoffe, wie Polyamide, welche an sich stark hydrophobe Eigenschaften besitzen, gerade die Neigung zeigen wür- · den, an dem gleichfalls hydrophoben Häutchen, welches auf der präparierten Spinndüse vorhanden ist, zu haften, wie auch ein hydrophober Stoff, wie S5 Paraffinöl oder Leuchtöl (Kerosin), an dem festen hydrophoben Polyamid haftet.

Der große Vorteil, welchen das jetzt gefundene Verfahren beim Anfang des Spinnens, das nunmehr einwandfrei verläuft, aufweist, erstreckt sich weiter infolge der sehr guten Hitzebeständigkeit der Polyorganosiloxane zwischen 200 und 300⁰ C auch auf eine viel längere Spinndauer. Es erwies sich auf alle Fälle, daß die Hitzebeständigkeit dieser organischen, Silicium enthaltenden Häutchen der fast sämtlicher anderen organischen Stoffe bei weitem ül>erlegen war.

Während des ganzen Spinnvorganges wird ein einwandfreies Ausfließen der Strahlen geschmolzenen Polymers gewährleistet, was die Regelmäßigkeit des entstandenen Produktes sehr günstig beeinflußt. Es ergibt sich jedoch gleichfalls, daß auch nach wiederholten Unterbrechungen des Spinnvorganges immer wieder leicht angesponnen werden kann, im Gegensatz zu Spinndüsen, welche mit polymere η Kohlenwasserstoffen eingerieben worden sind. Hierbei ist nach jeder l^Tnterbrechung immer wieder ein Aufbringen von neuem Schmiermittel notwendig.

Falls man aus irgendeinem Grunde eine Düse wechselt, ist es immer mit vielen Schwierigkeiten verbunden, das kalte, erstarrte, an der Düse haftende Polymer aus der Innenseite der Spinndüse zu entfernen. Aus einer nach vor liegender Erfindung 1>ehandelten Spinndüse kann man jedoch das erstarrte Polymer sehr leicht dadurch entfernen, daß man das Polymer gleichsam herauskippt, wobei das-

selbe sich sogar aus den feinen Spinnöffnungen zurückzieht, so daß die Düse sofort wieder benutzt werden kann.

Das EinreÜK'n der Düsen mit einem Schmiermittel an der Außenseite ergab für diese Schwierigkeiten gar keine Verbesserung.

Das Aufbringen der Häutchen auf die Spinndüse kann in jeder an sich bekannten Weise vorgenommen werden, wie u. a. in den vorgenannten Patentschriften beschrieben worden ist.

Die Schichten gemäß der Erfindung lassen sich verschiedenartig aufbringen; sie können aus sämtlichen Rohstoffen bestehen, wie in der amerikanischen Patentschrift 2 306 222 oder in der diesbezüglichen Literatur (s. oben) beschrieben worden ist.

Beispiele

i. Ein Polyamid aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure wird in geschmolzenem Zustand durch eine Spinndüse gepreßt, welche eine Temperatur von 2S3⁰ C aufweist.

Die Spinndüse besteht aus einem hochchromhaltigen Nickelstahl, wol>ei diese Düse in kaltem Zustand während einiger Zeit der Einwirkung des Dampfes von Dimethylclichlorsilan
ausgesetzt worden ist.

Sobald die geschmolzene Polyamidmasse aus den Spinnörrnuiigen heraustritt, bilden sich sofort ununterbrochene Fäden.

2. Eine Spinndüse wie im Beispiel 1 wird während einiger Minuten in eine i^u/oige Lösung eines Reaktionsproduktes von Dimethyldichlormonosilan und wasserfreiem flüssigem Ammoniak in Benzol getaucht.

Xach der Verdunstung des Benzols ist die Oberfläche der Spinndüse stark wasserabstoßend.

Eine aus einem geschmolzenen Polyamid 1>ei einer Temperatur von 253° C bestehende Spinnflüssigkeit zeigte beim Anspinnen keine Neigung zur Tropfenbildung an den Spinnöffnungeti. Xach einer 2ostündigt'ii Betriebsdauer trat beim Wiederanspinnen

(CH₃), Si Cl₂ auch keine Tropfenbildung auf. Die Oberfläche des Düsenmetalls machte einen vollkommen sauberen Eindruck und zeigte keine durch Zersetzung gebildeten organischen Rückstände.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Fäden aus geschmolzenen Hochpolymeren, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe von Metallspinndüsen gesponnen wird, welche mit einer durch eine hitzebeständige organische Sil'iciumverbindung gebildeten dünnen Schicht versehen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Uberzugsschicht ein Polyorganosiloxan verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metall'spinndüse benutzt wird, welche mit einer aus Polvmethylsiloxan bestehenden Schicht bedeckt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallspinndüse mit einer aus einem Reaktionsprodukt eines Organochlorsilans mit wasserfreiem Ammoniak bestehenden Schicht bedeckt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallspinndüse mit einer aus einem Reaktionsprodukt von Dimethyldichlorsilan und wasserfreiem flüssigen Ammoniak bestehenden Schicht versehen wird.

6. Schmelzspinnvorrichtung für die Ausführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzspinnvorrichtung mit einer Metallspinndüse versehen ist, auf der sich eine aus einer hitzebeständigen organischen Siliciumverbindung bestehende Schicht befindet.

Angezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Xr. 938556;
»Kunststoffe« 1947, Heft 1, S. 3, linke
unten und rechte Spalte oben.

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