DEP0028744DA - Verfahren zur Herstellung von Fäden oder Fasern aus synthetischen, linearen Polyamiden. - Google Patents

Description

M„I_β äti Pont ä© Beaoiars 8> Co» Wilalaetos / Baleware₉ U.S.A.

Verfahren zur Herstellung von Riden oder Fassya aus synthetischen, linearen Polyamldea_e

Die iirfindunc bezieht eich auf die Herstellung von Fäden oder Fasern au» synthetischen linearen polyamiden und insbesondere auf die Herstellung TOa Fäden und Fasern mit gleichförmigen üigensehaften durch Spinnen derselben naeh einem Verfahren» mittels dessen die unerwünschte Depolymerisation des Polymers bei der Spinnt«aperatur geregelt werden kann.

Handelsiibllohes synthetisches, 1 lneares oslyasaid wird durch Kondensation eines g#«igrotm Monomers oder von Tolyaieren mit niedriges* Molekulargewioht unter Wasser« austritt gebildet. Infolgedessen 1st lasser für gewöhnlich vor de» spinnen in der Masee vorhanden, wobei das wasser entweder ein Teil äm bei der Herstellung des IOlymers gebildeten öler aus der ««gebenden Atmosphäre aufgenommen worden sein kess« f'ekanntlich Mtagt bei hohen Temperaturen das lass der Depolymerisation von Poly amid en von der anwesenden viasserlaenp.e ab. Dte nun eine zu umfangreiche Depolymerlsation durch

VJassc j

aoser su vermeiden, wird die polymer© asse üblicherweise m% dem Schrue Izep innprozess so weit getrocknet, dass sie nur einen niedrigen asfl eerogelten Feuclitigkoitsgehalt aufweist. Abgesehen von d©r Verwendune einer ^t9asse₈ die aar kleine : 'engen freier Feuchtigkeit enthält» können ^faeeaelitten g©- txoffen werden, as einen Teil des während des Spinnens vorhandenen .'aasere zu beseitigen, Indem der Spinnprozees in einer bewegten Atmosphäre von sehr trockenes Stickstoff oder einen anderen geeigneten Gas durchgeführt wird. Auf diese Veise ist es möglich, ein »afrleienstelleades Polymer zu erhalten. Bete Spinnen von i'olya&idfadea wird Jeticßh ein kleiner Vorrat 4er j>©lpierea Sobmeia« für eine kurze Zeltspanne vor der Zuführung zu der Tiessputape und weiterhin zu der Düse in der S^tPiBazell® amfreeht erhalt«. Sie Törgänga der i'olpaerisation und der Depolyiaerisation können nun im geschmolzenen Zustand vor sich fehes «ad ofaae Beherrschung dieser vorgänge ©rhglt mm Täden» die ein Teräßderliohes Molekulargewicht una dsm it veränderliche l-estigkelts-, l&nguags- und FLrbeeigenschaf^en aufweisen, und auch in anderer Hinsicht nicht gleichförmig euefall oaX \ä4hr®nd si oh das I-Olymer In geschmolzenes "ustaade feefflHdet, let es gruadegtzllcti ttam@glieh, die gesamte !Tüchtigkeit zu ©atferoea asä 4i® Arheitsbedingunfen koastaat zu halten, so ändern sich die Venge imd die Art des verwendeten Stickstoffes, die Temperaturen der Aalage_s die Gasdrücke und andere Bedingungen heträebtlioa. "egen ier Ia^sItieehtn Watur dieser bekanntea Verfahrei ist es ausserordentlich schwierig, Fäden zu erzeugen, deren

physikalische

.Iiyslkallach© Eigenschaften von optimaler Oleichförmlgkelt

Cegen3tand der Erfindung? ist ein Verfahren, das die obengenannten Sehwleriglceitem beseitigt und die Serstelliaag elftes Gams von hoter Qualität und gleichförmigen Eigenschaften erraöflicht . Iin weiterer Cegeastaat besteht la Mittela zw Eageliaif des Polymerisations- DepolTmerisatlone-Gleion* gewichtes., ^in weiterer Cegeastaai ist ©ia Verfahrta₈ «Ιβώ ©ej?a von sehr euter Pleichmässigkeit ohne Verwendung kostspieliger Stoffe, wieweitgehend gereinigt« Ctloketoff oter einem filiall#he» Ca®^ erzm^^^m^Mr-^mrr-ts&@rm~e^&&^

Die Cegenetiinde werden durch die nachfolgend beschriebene Erfindung verwirklicht, gemi-ss welcher das Spinnen unter einem positiv« voa& vorher bestimmten Kasserflampforuok durchgeführt v/ird. Die IOlyamidBiasse wird ia Gegenwart von KasserdsBJpf geschmolzen, wobei der asserda-npfdruek geregelt wird. Die Schmelze wird dann versponnen, ohne Sie Änderungen hinsichtlich äer Teaiperatur oder Her V'aeeer&saapf drucke au anterwerfen* Ia der Praxis wird die polymere Masse la Gegenwart von Dampf geschmolzen, dessen Druck geregelt wird. ^fIaa lässt die Sohmelze für eia© fcarae Seitftauer stehen, bis Gleiohgewicbt erreicht ist* worauf si© unter Kedingungen gemessen «öd gesponnen wird» dl® 4i© Wirkung des IMipfee konstant halten.

Ifaehfolgent wird di© Irfiaäußg anhand der Vig_a X erläutert* die eine schematische Darstellung einer Schraelsspinneinrichtung in Seitenansicht ist»

Xn Figzi^v^ «ird die polymere nasse der Scbsielzspinneln-

rlchtung

richtung durch den Zulauf 10 zugeführt. Die .Masse wandert durch den offenen Behälter 11 hinduroh naoh.unten in einen forerhitzer 12. Dieser Torerhitzer wird auf geeignete feise, beispielsweise mittels eines Dampfmantela 15 geheizt. Der Dampf Yfird dem Beizraantel bei 14 zugeführt und flieset durch den Rohranschluss an Boden des Erhitzers bei 15 ab. Bei 16 YJird ein Teil des Dampfes abgezogen und durch die riebenleitung 17 SSfIifcrt₈ ia eier sich «1b Teatil 18 befindete Hach der Vcrerhitzunp fällt der Stoff nach unten in den Raum 19» wo er mit dem durch das Ventil 18 strömenden ,Dampf in Berilhrung Izcmit. Der dem Yorerhitzermantel 13 augeführte Daapf ist svreclcsiV.ssig Hochdruckaampf (0,7 - 7 at), sodass sieh eine Tespe rat ur von etea 115 - 170°p ergibt. Der durch das Yentll 18 ströiende "Dampf hat dagegen in dem Raum 19 atmoephärl sehen Druck, da der Behälter 11 nach der Atmpsphäre hin offen ist. Dia Einrichtung onr-öf-licht es, den Itoipf druck selbsttätig zu regeln und den Druck in der Schmelzepinnelnrichtunß innerhalb sehr enger Grensar zu halten. Die polymere Schmelze steht mit dem Bsspf in Gleichgewicht, so/dass die Visoosität der Schmelze eine gleichförmige Itegelune erfährt. Der der herunterfallenden Masse im Saum 19 zugeführte Dampf strömt durch die polymere Masoe nach aufwärts hinduroh und gelangt bei 20 ins Freie, Amt diese '.eise dient der Dscapf dazu, den polymeren Stoff mit Gecenstrom zu durchwirbeln und die Viaoosität der Schmelze entsprechend dem Wasserdampf druck des Danpfes einzustellen*

Fach isenunß mit dem Dampf gelangt die Masse auffeinen

Schmelzrost"21

GchBielzroat 21, der aurcfa ^lDeDipf oder 'elektrizität oder auf asfler© "eise erhitzt werden kann. Das Iolymer wlsä vollkoa-Siea am Beliaelgea gebracht una. bildet dman ©ine geschmolzene Masse 22» Mraiif wirft das Polymer durch dl© F nape 23 dosiert» öle υ le Soimslst is einer festen und konstant« ileage der j^ij&näUsenejioränune 24 zuleitet. Me in der Scteaelze 22 vorhandene ^1sIege des Polfiters wird möglichst klein gehalten ^um eine Zersetzung zu verhindern-. Andererseits 1st es Jedoch SweeIaifissIg_i die ^vOnge genügend gross zu halten, sodass das IOlymer nach der Schmelzung vor seiner Dosierung mindestens ungefähr 15 Minuten dem Oaapf ausgesetzt bleibt. Hierdurch wird die Einstellung eines Gieieligawidates ermöglicht.

Bei den üb liehen mit Stickstoff arbeitenden Erfahren heläuft sich die '-agsermeage la der Schmelze selbst Iei genaueater Regelung auf C₉1X4 bis 0,18;S. Temer ändert sich aer ':asserdampfdruck iron 550 ist bis 850 mm Hg. Diese Sehwankuagen erxeup-ea in den Sase die oben orw&hnten TJngl ei chf örnigkeiten, Durch äas ferfahr« gemäss öer Erfindung wird es saa ermöglicht, eine konstante ''enge (0,16jS bei T'olyhexamethylen^adipamid ) Feuchtigkeit in der Schmelze und einen konstanteren Bruck (710 - 770 mm Hg) in der Teile aufrecht zu erhalten. Diese Konstanz des Feuchtigkeitsgehaltes ergibt ein genau beherrschtes J^lymertsations^Bepoljfiserlsatione«- ΓIelchgewlcht unä das gesponnene Polymer hat physikalische Eigenschaften, die weit gleichförmiger sind, als bei einem Tergleichepolyraer, das nach den üblichen, mit Stickstoff

arbeitenden

arbeit ©Men Vorfähr en gesponnen Viirt_e

Der ^rasserf,ehalt in der Schaalae haarte abgesehen von anderen Faktoren, von dem versponnenen :·'Olyanid ab.' Slsr ©ad die •'Gnpe bei !Olyhesraaethyleaaaipamid O„16** betragt» !»an dieser ert bei anderen Tolysmläm wesentlich höher ©der niedriger Iiegea₄₁ esentlich Ist₉ dase bei jedem nach den erfindunpsfromässen \^rerfahron gesponnenen Polymer der wassergehalt in der Gehmslse -während des SplnnenB konstant bleibt, una sieh nicht zwischen Creamen ändert, wie ei© TOrhaiiten sind, v/snn das betreffende Polyamid nach den üblichen Verfahren in geschmolzenem tietanäe gesponaaa wird. Ija lihnliche: eis© Iittnft der Drmek in tier SpianelnrichttLnp teilweise von ihrer Aufstelluse_t oder, la anderen « orten, von den örtlichen βtnvosphäriachen Bofliapiageß ab. Tju allgemeinen vrerden die gxö asten Schwankunfren - ast Hg betraren, Hauptsache ist, dass der Bruck in der Spinneinrichtung «fahrend des Spinnens nach dem erfindungegen^:.ssen Verfahren sehr nahe dem ataosph«risehen Druck llogt, Da der atmosphärische ^ruck an einem bee timraten Ort im allfeaeinen nur um £ 30 ram Hg schwankt, so -«/erden öie Driicke In den S^lnnseilen In wesentlichen konstant sein, ie schon oben ers&hnt« wird die oruokeehtvaskung innerhalb der ""'eile bei dem erfijadungOpemgasen Verfahren vortellhaf terwei se innerhalb encer Crenaea gehalten,,

Die bei ^nwesdusg des erfintanρ0β·β™^!·^:ssen Verfahrene erzieltes. ^rOrteile werden deutlich, wenn man die physikalischen Eigenschaften der nach dem erflnäungsremässen Terfahren

erzeugten

erzeugten l'ääea oder Fasera mit den physikalischen Mgenschaftea von 3=äden oder Tasers vergleicht, die nach den üblichen Spimwerfahren unter Anwendung einer >^mospnare von ^ercdnigtera Stickstoff über ^en-SchaeldaeA hergestellt wurden, Tde nachfolgend.en ''•Ieispiele sollen lediglich der Ψ,τ-läutenang dienen und keine beschränkend® Bedeutung! haben. Bei des üblichen, rait 3 olyhexamethylenadipamld und ei&esa Stlckstoffüruefc von 0,15 at ax'boitenden Verfnhren erhielt Tsan Fc-dcsn oder '''•"asern, die eine durchechnittiiche Festigteit von ~l-$59 β pro 'Denier mit einer allgemeinen Standardahweichung von C,234 hatten, iurde dagegen des roly&er nach de, erfindunesfseiilsoea Yerfaiiron gesponnen, so hatten die Fäden oine vergleichbare ItarehschnittsfestiekeIt (4,4-3 g pro Denier} aber die Gesaatstandardabweiehune war beträchtlich geringer, nP.al ich nur 0,14β, ϊη gleicher eise zeigte da© nach dam erfindun^sre^ässen Verfahren aus I Olyhexaaethylenadipaaid gseponnene Qaam eine relative Viseosität von 25,0 (8,%j Lösung des Ii olyiiiers in /laeisensfeure) bei einer Cesaatstandardabwei Chung von nur 0,55·. Vergleichbare Polynere» die nach den üblichen Spinsverfahrea gesponnen wurden» hatten eine ähnliche öurchßchnittlieho, relative Viscositfet (2?,7), aber eine viel höhere Cesaffitetandardabvielchung von 1,04. .Oies zeigt, dass das nach data erfindungsgesäesen Verfahren gesponnene ' oly^or ein fielen förmige» Molekulargevricht hat als das Iolymer, das raan nach dem Spinnen Sittels des üblichen Spinnverfahren© unter Amsene} ung einer Sti cits to f f a t rtosphär e Uber desr

Sehiaelsig*^ ora&lt.

f.usätslich au der grösseren C Ieicbf οr-aigkelt hlnslcht-Iich des •'OleJculargewielites und dar Festigkeit liabea die FV.den «ad !fasern £«aäse der •Irfiadujag auch gleichförmigere Streotoieift©, Die durchschnittlichen StreeSraerte belaufen sieh, feel nach dem erflndungsgomüssen Verfahren gesponnenen IfMen auf 24,ö.i, während la ähnlichereise nach dem üblichen "verfahren gesponnene I¹Eden ©inen durchschritttiicben Streekwert WB 22,15 auit5föiß©n, Die durch ochsittiionon Stanctartefewoich unpen vjaron jedoch bei beiden Probea 2,28 bswy. 2,42» woraus sich eine grössere GleichfdralfJteit der erfindungagemassen FEdea unci Fasera auch in dieser Hinsicht ergibt. Diese "Forteile bezüglich der XleichftSraigiceit eind in der folgenden Tabelle zusssjaeneefaset*

Faden Kigensohaft Gtanaarflabweiohung

Veröle i oh sfaden MoleJmlargevrf. cht 1 . 04

Dampf spismung 0,53

YerfleichsfeteE Festigteit 0,254

Tarapf spinnusg 0.148

Vsrglaichsfades Stroekung 2,42

Barapfspinauag 2,28

Tarbschwanlrunf;en bei den mit einem Säurefarbstoff ge-

/ f fer'otan^PSden reo o^n- sind nur ein Tiertel

/ so cross, wie beijden nach dem üblichen Terfahren gesponnenen Fi'.den. Anders ausgedruckt, die Farbstoffaufaahtae der unter Anreadnsg wi Dampf gesponnenen Fäfleai bei einem Säurefarb

stoff

Stoff ist ungefähr Tiermal besser als öle iferbaufnähme bei den -mit einem Si^r-Wiⁱ efarb sto ff gefärbten, nach dem Ublioliea Terfalirea gesponnenen TfAen_t Bei den früheren Verfahren schlössen die auftretenden änderungen der physikalischen und clieraischen igensehaften der Fftclen die fabrikatorische :';eaatsunr von SKurefarbstoffQii aus und man musste sich dahör der Acetat-Farbstoffe bedienen. Das Verfahren gemU.es der Srfindung liefert dagegen eia eeanr mit physikalischen und CiiGifliBClien :£lgenschaften, deren C-IeIchfSimiekeit die Verwendung von SMureferbstoffen gestatten» Iiis gefärbten Produkte siM dann iiinsicütlich der Clelcbforra igkeit Ubl leben, unter Fervrendunf von Stickstoff gesponnenen und mit Acetatfarbstoffen gefärbten gleichwertig. Die kcsjmerz lelle Veraescliing tob. S&urefarbstoffm ist ervninscht, da durch ti© lesutsuBg 'IieeQT % Uastsⁱ-Iic hen Farbetoffkle β se ein© grösser® ' Fislialt der gefärbten ^rgeugsisse erzieIbar ist,

•,•Idiireiid die Hides, oder i'asera der obigen. Beispiele unter VcrwcnclUKvon trockenem Iiariipf unter at&o sphärischem Druck hergestellt viur&en, kann auch impf von höhere® Druck .•'■jiwenduac finden* 13er Dampfdruck kann sogar 2 at betragen». iß allgemeinen ist es jedoch zweckmässiger, eisen üespfdruck inn orhalb der Grenzen von 0,5 - C,7 at anstanden. Der maxi» siale .Dampfdruck» der anwendbar 1st». Mlnift von gewissen Faktoren, v/i© »7$-.' von der iiatur der gesponnenen 5^;olyamide und der ■rt des te rs us toll enden ferae, ab. allgemeinen kann

Iftas SageB₉ dass sich mit wachsend.« Dampfdruck auch, die Waaserraenee in der Schaelse_t ^it dem Dampf ~ im Glelehgev.richt Steat_t erhöht. Je höher der 'Draok des '."asaerdaapfes ist, desto geringer ist die Viscosität der Schmelze, '/©es hochgespannter Dampf Anwendung findet, so ist ee in der Segel erforderlich, den polymeren Stoff vorher su erhitzen, um die ICoaäensatioE von Feuchtigkeit, die sonst auf dem Stoff eintritt, su verhindern, '•Sia Arbeiten mit DrUcJcen_t die wesentlich unter der?, atmosphärisehen Xiruclc Ii^gea₉ ist ebenfalls möglich. Bei .\nviandun£ der ermähnten höheren Drücke, sowie verminderter Drücke, sind ^esehloseene /miauen erforderlieh,

Ss ist somit zweckmässig, trockenen Dampf bei atmesphärischem Druck ansüßenden* Yreil das Verfahren dann einfacher ist. Hoehdruclcapparat e sind nicht erforderlich. Fernerhin neigt unter atmosphäreschem ¹Jruclc stehender Dampf nicht dazu, Daapf und ^ersetsungegase in solchem ^aese in dem iolyflier gelöst au halten, wie dies Dampf unter überdruck tut.Schlices-Iich ist ein freier, jaengena&aslg geregelter Dampfßtroia, der über das gesoiiiaolseae Polymer und durch die flockige Mass® in den Vorerhitzer ströst, ein vorzügliches ^rTittel, um absorbierte Luft su entfernen.

lehrend daß erfinäung8£:em£sse Verfahren insbesondere mit Bezug auf lc Iyhexaiaetbylenadipamid beschidoben 1st, Können aueh andere synthetische lineare Polyamide verwendet werden. Hrwahnt seien beispielsweise die folgenden* Polytetramethylenadlpaiaid, JolytetramethylensebaCBmiä, Polypentaraethy-

IeaadlpaBild_l8v

Ienaclipainid_t 1 ο Iypenta·:..etbyleneebacaaiid, I olyhexaiJie taylenadipamid, Polyhexamethylensebacar:id, ϊ olyhexaraetbfleaglutaraald, .''OlyoctaasthylonadipasLid ₈ loly-p-xylyleasebacaniid und die ron 5,3* -Diarainodipropylkther und Adipinsäure abgelelteten Polyamide, ?oly&erisierte SpsiloaWkcino-Caproasiiure, polymerisiert© 'j-.iLffilnononanst.urθ und polymerisiert© 11—'.aino-undecansäure sind Beispiele linearer, von .Aminosäuren abgeleiteter PoIysare_f clio ebenfalls Vere@ndu.ag finden iconnen. Ferner können bei da ¹Zerfaiiron gemäße der Erfindung ■ Tiselipolyasiide und ""•iscauagen. von Polyamiden au r?-;dea und fasern mn hoher Qualität Tersponaaa v/erden, la alicemeinen sind alle Iolyasiide verwendbar, einscliliessllch usr .'■ olycster-\reide, wie sie in den amerikanischen Patentsjoiiriftsii 2,071,25C, 2,071,253, 2,130,523 , 2,130,948, 2,190,77c beschrieben sind, obwohl eine bestisaate Schraelsspinn einrichtung beschrieben "orden ist, m ist die lirfindung; hierauf ,jedoch nicht beschränkt. ^t Is tenn vielmehr auoh eine gleichwertige oder ähnliche IiinriohtuBg Tentendet werden»

Claims (2)

Pat β a t ,a a s ρ r U c h e

1. ) Terfaiiren stir Herstellung iron ^lr^den oder Tasers aus

synthetischen, Xioearsa Polyamiden, dadurch gekennzeichnet, dass las Schnalzen waä Spina« der Polymerisationsprodukte in Cegenwart eines !constant«! Vtaeeer-· deiapf drucke» erfolgen,

2. ) Verfahren nach Anapruch I_i dadurch gekennzeichnet,

dass die Schmalze vor dem Auepresuea mm der His© Belange üm Vaaserdampf ausgesetzt wird, Ms sieh

Gleichgewleht eingeetellt hat, und 4β3ΓSchmelze tw

/ eaB- eii/konstante*/ Feuchtigkeitegahalt g®**