-
Verfahren zur Herstellung von künstlichen Gebilden, wie Fäden, Borsten
oder Drähte, aus Polyamiden Beim Polykondensieren von e-Caprolactam erhält man bekanntlich
Polyamide, die je nach den Kondensationsbedingungen bis zu 12 °/o wasserlösliche
Anteile enthalten. Um ein derartiges Material zu Fäden, Borsten u. dgl. zu verarbeiten,
kann man das Polyamid zuerst in die Form von flachen Bändern bringen und zu Schnitzeln
zerkleinern, diese soweit erforderlich nach teilweiser Entfernung des Monomeren
auf einem Rost unter indifferenten Gasen schmelzen und die so erhaltene Schmelze
den Spinnpumpen zuführen. Man erhält nach diesem Verfahren (Rost-Spinnverfahren)
Fäden, die nur geringe Mengen wasserlösliche Anteile enthalten und sich gut weiterverarbeiten
lassen. Das Verspinnen ähnelt weitgehend den bekannten Verfahren, wie sie z. B.
für die Polyamide aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin angewendet werden. Auch
die erhaltenen Fäden verhalten sich bei der Weiterverarbeitung weitgehend analog.
-
Man kann aber auch das Lactam kontinuierlich in das Polyamid überführen
und daran anschließend sofort den Spinnprozeß vornehmen. Zum Unterschied gegenüber
dem zuerst erwähnten Rost-Spinnverfahren erhält man hierbei aber Fäden, die einen
hohen Anteil (d. h. je nach den Kondensationsbedingungen 8 bis x2 °/o) wasserlösliche
Anteile enthalten. Die Fäden, Borsten u. dgl. zeigen deshalb zum Teil andere Eigenschaften
als solche, die man aus dem Schnitzelmaterial nach dem Rost-Spinnverfahren erhält.
-
Die wasserlöslichen Anteile wirken als Weichmacher. Die Fäden haben
große Neigung, Wasser aufzunehmen. Überschreitet der Wassergehalt eine bestimmte
Größe, so kann man die Fäden nicht mehr
weit genug verstrecken,
um hohe Festigkeiten zu erhalten. Schreckt man derartige Fäden z. B. mit Wasser
ab, wie es bei den bekannten Verfahren teilweise üblich ist, so lassen sie sich
kaum noch zu brauchbarem Textilmaterial verarbeiten.
-
Es wurde nun gefunden, daß man Polyamidfäden durch fortlaufendes Kondensieren
von Lactamen, Verformen der Kondensate und Verstrecken der fadenförmigen Gebilde
in technisch glatter Weise herstellen kann, ohne daß die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten
auftreten, wenn man die frisch geformten Fäden, Borsten, Drähte u. dgl. ohne Entfernung
der wasserlöslichen Anteile mit zumindest etwas wasserlöslichen, das Polyamid weder
lösenden noch stark quellenden Stoffen oder Stoffgemischen mit einer Dielektrizitätskonstanten
bis etwa 26 benetzt.
-
Der Erfindung liegen folgende wesentliche Erkenntnisse zugrunde: Es-
ist nötig, die -aus Lactamen als Ausgangsstoffe hergestellten Polyamidfäden mit
einer ein Präparationsmittel enthaltenden Flüssigkeit zu benetzen. Man muß nämlich
auf die Fäden zweckmäßigerweise zur Erleichterung der Weiterverarbeitung ein geeignetes
Präparatiönsmittel, wie Paraffine, langkettige Alkohole, oxäthylierte Alkohole,
Netzmittel usw., aufbringen, die das Gleiten der Fäden beim Verstrecken und der
Weiterbehandlung erhöhen und störende elektrostatische Aufladungen beseitigen. Da
dieses Präparationsmittel auf der Fadenoberfläche sehr gleichmäßig verteilt sein
muß, kann man es nur aus verdünnten Lösungen, Dispersionen oder Emulsionen aufbringen.
Man könnte die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten vielleicht umgehen, indem
man die frisch gesponnenen Fäden mit Lösungsmitteln behandelt, die wie Kohlenwasserstoffe
keine Affinität zu den Fäden und zu den in ihnen enthaltenen wasserlöslichen Anteilen
haben. Die Anwendbarkeit dieser Maßnahme scheitert aber daran, daß die sehr hygroskopischen
Fäden, bereits während sie sich auf der Spule beim Sinnen befinden, Wasserdampf
aus der Luft aufnehmen und sich dabei so erheblich ausdehnen, daß der Wickel während
des Spinnens locker wird und von der Spule abgleitet. Die sehr kleinen Wassermengen
andererseits, die angebracht sind, um eine saubere, feste Wicklung zu erhalten,
sind aber bei den verschiedenen zur Anwendung kommenden Spinngeschwindigkeiten nicht
immer so gleichmäßig aufzubringen, daß die optimalen Festigkeiten und sonstigen
physikalischen Eigenschaften erzielt werden.
-
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhält man nun aber
feste Wickel beim Spinnen und ausgezeichnete Festigkeitswerte der verstreckten Fäden.
Die gemäß der Erfindung auf die Fäden aufzubringenden Stoffe haben eine wesentlich
geringere Affinität bzw. Quellvermögen für die Fäden und die in ihnen enthaltenen
wasserlöslichen Anteile als Wasser oder Stoffe mit einer Dielektrizitätskonstanten
über etwa 26. Eine wenigstens geringe Wasserverträglichkeit sollen die Stoffe allerdings
haben, und vollkommen hydrophobe Stoffe sind nicht geeignet. Offenbar ziehen die
nach der Erfindung anzuwendenden Stoffe auf die Fäden auf und verhindern dort, daß
eine größere Menge Wasser, welche die Erzielung der maximalen Werte beeinträchtigen
würde, noch von den Fäden aufgenommen wird. Die nach der Erfindung zu benutzenden
Stoffe können aber geringe Mengen, d. h. bis zu etwa io °/o Wasser enthalten. Als
besonders geeignet haben sich Alkohole mit 3 Kohlenstoffatomen und mehr und Ketone,
wie Aceton oder Methyläthylketon, erwiesen. Auch Ester, z. B. Essigsäureäthylester,
Äther, z. B. Diisopropyläther, und Lactone, z. B. Butyrolacton, haben sich als brauchbar
erwiesen. Technischer Äthylalkohol, der stets wasserhaltig ist und dessen Dielektrizitätskonstante
über 26 liegt, ist z. B. nicht geeignet, dagegen lassen sich Gemische von wasserfreiem
Äthylalkohol, z. B. mit Benzol, verwenden. Häufig empfiehlt sich überhaupt ein Zusatz
von Kohlenwasserstoffen, der übrigens auch stark herabsetzend auf die Dielektrizitätskonstante
wirkt. Grundsätzlich kann man auch organische stickstoff- oder schwefelhaltige Stoffe
verwenden, doch dürfte ihre Anwendung wegen ihres meist unangenehmen Geruchs praktisch
keine besondere Rolle spielen. Gleichzeitig mit den genannten Stoffen kann man auch
geeignete Präparationsmittel der vorstehend erwähnten Art, die in ihnen löslich,
dispergierbar oder emulgierbar sind, aufbringen.
-
Die nach dem Verfahren der Erfindung erhaltenen Fäden zeichnen sich
durch besonders hohe Festigkeiten nach dem Verstrecken aus. Man kann sie vor dem
Verstrecken unter geeigneten Bedingungen wochenlang aufbewahren, ohne daß die gute
Verstreckbarkeit und die dabei erzielbare Festigkeitszunahme beeinträchtigt wird.
Um besonders hohe Festigkeiten zu erhalten, z. B. solche bis über 8 g/den., ist
ein Nachverstrecken hier nicht erforderlich, sondern es ist möglich, in einem einzigen
Kaltstreckprozeß, d. h. ohne Wärmezufuhr, zu Festigkeiten zu gelangen, die für den
normal weiterbehandelten Faden bei über 8 9/den. liegen. Die Werte für die Bruchdehnungen
lassen sich bis auf etwa io °/o erniedrigen. Beispiel In ein Rohr von mehreren Metern
Länge werden 2o kg Lactam und geringe Mengen eines Kettenabbrechers mit reaktionsbeschleunigenden
Eigenschäften, wie beispielsweise aromatische Oxysäuren, eingefüllt und so lange
bei 26o° gehalten, bis der jeweils gewünschte Polymerisationsgrad erreicht ist,
wozu 6 bis 24 Stunden notwendig sein können.
-
Nach dieser Zeit wird mit dem Verspinnen begonnen. In dem Maße, wie
dem Rohr das Polyamid entnommen wird, wird ihm an seinem anderen Ende monomere Mischung
wieder zugeführt. Versponnen wird aus einer Düse mit zehn Löchern von einem Durchmesser
je nach dem beabsichtigten Einzeltiter zwischen o,i bis i mm. Der Gehalt des Polyamids
an wasserlöslichen Anteilen beträgt etwa 8,5 0/,.- Nach dem Passieren einer Luftstrecke
werden die Fäden über eine Walze geführt, auf deren Oberfläche sie mit einer der
nachstehend näher beschriebenen Verbindungen in-Berührung kommen und diese dabei
mitführen. Die Auftragsmenge auf die Fäden kann beispielsweise durch Änderung der
Walzen-Umlaufgeschwindigkeit variiert werden.
-
Als Trägerflüssigkeiten für. die Präparationsmittel wurden eine Reihe
verschiedener Alkohole und Ketone
verwendet, denen gleichzeitig
das für die Weiterbehandlung notwendige Präparationsmittel, nämlich 5 °/o Fettalkohol
(C15 C"), zugesetzt worden war. Die ersponnenen Fadenbündel wurden nach 24stündigem
Stehenlassen verstreckt, und es wurde dabei das maximale Verstreckungsverhältnis
(Verhältnis der Fadenlänge nach der Verstreckung unter der Streckspannung zur Ausgangslänge)
bestimmt.
| Verstrek- Rest- Festigkeit |
| Behandlungsflüssigkeit kungsver- Dehnung |
| hältnis % g;#'den. |
| Wasser............ 4,5 30 3,85 |
| Methanol ......... 4,4 30 3,85 |
| techn. Äthylalkohol 4,5 32 3,52 |
| Isobutanol ........ 5,1 21 5,83 |
| Aceton ........... 5,7 15 7,04 |
| Isopropanol ....... 6,1 12 7,81 |
| Methyläthylketon . . 6,4 11 8,25 |
| Isobutanol/Test- |
| benzin i : i...... 6,5 11 8,03 |
Die unverstreckten Fäden, die ein hohes Verstreckungsverhältnis und hohe Festigkeiten
hatten, ließen sich auch nach mehrwöchigem Stehen unter Normalbedingungen gut verstrecken,
was bei Verwendung von Wasser oder Stoffen mit einer Dielektrizitätskonstanten über
26, z. B. Methanol, Glykol
| oder Glycerin, als Benetzungsflüssigkeit nicht mög- |
| lich ist. |