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rroc,dr5, et apparaît. l pc'!' la production de hauts
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pol',rl"l'L15, q=3 P't'1r't1.çu.nqr ou }ypc ClOS p01yC:StCrs et polyd::1idc:s. .. 1
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Ll présente; ,invo:,tion se rapporte à un procède de ::!;'f!P 1',:tion de :r01yn0r0s a !1-'.Uy707.d5 noieculairc et à un rvr0il u'tilipY pour Il rr0'rion de ces polymères, ces r'C.t'::. '''': <'1<nt on j".'?I xCUI j.¯: lis pOlyml're5 prJpnics par de:; x'(:;(:ti0Pt ;u type <:r;.cierz; ai.cn comme les polyaci'dès, 10, j 'J,tC,."ni:T'^ ct1 L'invrn1ioÎl 5... rapporte plus particulië-rcmcnt lu an -rlaer'u, 1.t t un ':;-pareil poJ' 1:1 prôparation de polycib6yi2mld<:s linJircs d'un tYPc'&dct6ri96 par un haut poids o16culio, y compris les poifmbrcs pcrticulibrement utilisable's pour la fabrication d'articles tels que fibres, fi3:a,men;s,. c.tc.
La production c3é polymères lincaircs par condensatiott l p:t:.t..t de rX1nctifs de formation do polymères
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prend une importance .de plus en plus grande
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i: ns diverse 1.r,d,Jctb$à,¯y: Dans la préparation de ces polymères 1inJirost ,,arluicilier de ceux du type présent; tant certaines propriétés, comme celles de former des p11i.., c'jles ou des fibres, produit pol 'fDéris'é final peut être un 1 POly...çrbOxYh;-;Üde qui est formé partît de composition, liquida ;
comprenant des réactifs de fôrmatidn de polyN l:rr 1Y YI e$emple prép,aration ", Datlp un ee",r.le de préparation de P'6'ycar boXY14mixez tc-1 que les Kylcns et équivalents, on soumet une
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solu-tion de la composition de formation du polyamide et
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qui contient 3abituelle:ent de l'eau ou un autre solvant, à
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des pressions supérieures la pression atmosphérique et à
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lwi.c.-:,iéraiur de fO:-:::jtiol1 ,des poly<'i''fiides pour provoquer la polyccndencatior< ou la 6.ici:ion de formation d'un pol¯yac.id2., A mesure de la progression de la pôl.,condcnsation de la co'ipcitic'n de formation du poiya::ic3e, la viscosité de la masse réactionnelle croit d'une fz,,(,,n bien connue en soi et on a constata que, lorsqubn utiliJC un appareil de polymérisa- ',ion du type connu -;usrij présent, certaines parties de la inicvc r:
îctionnelle visqueuse tendent il rester dans un état rnia:iver:eaè sLarzant ou physiquement inerte, en particulier c'ans leo dl'.lni0rCS j;ii,aces du processus de condensation, dans lc s.:uoz es la masse est ordinairement exrose des conditions
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dynamiques réduites. Ces conditions de polycondensation combinées à l'accroissement de la viscosité de la masse
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tendent a Être un obstacle au rendement du processus de poly-
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condensation, parce qu'elles gênent fortement la jonction des molécules de la composition de format.ion du polyamide et parce 'qu'elles opposent des difficultés considérables
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l'ulimination ae l'eau de 4action et d'autres produits de polycondensation indésirables de la masse reactionnelle.
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Par suite de la-tendance de l'eau de la réaction et des autres produits de la polycondensation rester inclus dans la masse, le processus de polycondensation tend à s'inverser ou à s'interrompre avant l'achèvement normal, le résultat étant que le produit final est forint d'un polyamide de qualité inférieure, et de poids moléculaire faible.
Par ailleurs, on rencontre jusqu'à présent des difficultés -dans l'utilisation des appareils de poly- condensation actuels et non seulement les difficultés de travail proprement dites avec les appareils connus et auxquels la Masse réactionnelle est soumise, mais également par suite de mauvaise? conditions de transmission de lachaleur qui sent communes à ces appareils. En raison de ces inconvénients, on a constata que la masse réactionnelle doit être ma'ntenue une température élevée pendant des périodes longues pour assurer l'évaporation ces produits volatils etfassurer l'abou- @ tissement favorable de la réaction dq polycondensation.
Le 'Lait de maintenir des compositions de formation de pcly- mores telles que celles décrites plus haut, à une haute température pendant une période relativement longue, engendre une dégradation ou une dégénérescence thermique du polymère résultant.
En outre, lorsque le processus de polymérisation approche de son aboutissement et lorsque la viscosité de la masse réactionnelle s'approche de, sa valeur optimale désirée, la chaleur transmise à la masse peut donner lieu ± un excès de polymérisation, ± de.5 réactions parallele- indésirables, ou a ces doux phénomènes, ce qui peut avoir pour résultat la formation de masses d'une matière gênante, que l'on désigne généralement par un "qel". Bien que la composition chimique de ces gels ne soit pas exactement connue, on qait que ces ,
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gels sont préjudiciables et qu'ils provoquent une réduction sensible de la qualité du produit polymérisé final.
On a propose diverses structures pour maintenir la masse réactionnelle dans un état turbulent et pour favoriser de bonnes conditions de transmission de la chaleur, en particulier au cours des dernières phases de la polymérisation; toutefois, toutes ces constructions n'ont pas pu résoudre le problème de la formation des gels et on constate encore une dégradation thermique du polymère lorsqu'on cherche pro-
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duire un polyr,.ere à haut poids moléculaire.
L'invention a donc pour objet un nouvel' appareil et un nouveau procédé pour la préparation de polymères syn-
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thftiqucs, notamment de polymères de polycondensation linéaires,.synthétiques, de haute qualité tels que des polvcarboxylamides, et en particulier des polymères àe ce type et possédant des propriétés filmogenes et fibrorèrlesr qui réduisent ou éliminent la dégradation thermique et la .
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formation de passes g>J1atjneusoY dpjis les masses réaction.. neljis do formation du polymère et 1 ans lesquels on peut
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riftti-o cn oeuvre un trél4r.mer.t gp r9.l.ycondunsation cffj-pace pouf proouiro un f'f1ypt de. havt poids moléculaire, qui puCr. 8Kre transdµicm6 iyflç ffilaqo on Îip<0s et en f:i.lament, 1ft ;
, '1 ' ,infi tif.!' un apl)aroil pltr m3.ater et aMSporer des
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iqp.idps visqueux .) Selon 11nven-top, unemae T4actionnelle capable de former un polymère qqi, dans une forme préférée du 1-itsç cn couvre, w#arj:rcn'3 une solution aqueuse'd'un 5cl d'acide dicarboxyliquc d'une diamino, est-soumise duns 1oç' i,ha'ses ini.tl,J1=3 ci,J nouveau j" oc4dô, Éi l'action d'une 4 :11=y.<$rJ, et d'une pression c:pj>TGprl'., po'-"- 'Vtporcr 'aCW r -.r1 ,<;j,,1<1 tGl.v:ar<t r'c maq!ïc ;C'i,l.On11o11C, Le rcsidu de j¯1"v.rjpi='Jt(on r=5t soiir,;
is u des conditiom de
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température et de pression appropriées pour transformer progressivement une partie prédominante de la matière réactionnelle en un produit de condensation pendant que l'eau de réaction et autres substances analogues produites consécutivement à l'union des molécules de la masse réactionnelle sont éliminées. Cn fait passer en ccntinu la nasse réactionnelle polymérisée résultante qui est capable ce subir une autre transformation donnant un polymère de poids moléculaire plus (levé dans,une cuve dans laquelle on fournit au système une chaleur suffisante pour en éliminer l'eau de réaction ou autre substance analoque sous la forme gazeuse.
En raison de la haute viscosité que possède la masse réactionnelle dans cet étage de l'installation, il est nécessaire d'obtenir un temps de séjour maximum pour la masse de façon que les bulles de vapeurs ou autres substances gazeuses puissent monter à travers la masse réactionnelle visqueuse et être@éliminées, afin d'éviter l'établissement d'un équilibre dans la réaction. En outre, en raison de l'accorissement prononcé -de la viscosité d'une masse déjà visqueuse à l'intérieur de la cuve de réaction ce stade du traitements il est important que la masse visqueuse qui arrive à ce stade du traitement, ne soit pas entraînée vers la sortie par la masse plus visqueuse, ce qui permettrait d'obtenir une matière insuffisamment polymérisée, mélangée de gel et d'une matière dégradée thermiquement.
Le .temps do séjour maximum de la masse réactionnelle dans cet étage de l'installation et la suppression de l'entraînement de la matière plus visqueuse qui est éjectée par la matière de plus faible viscosité qui y arrive sont obtenus à l'aide d'un appareil qui comprend une cuve horizontale contenant un dispositif de pompage à vis qui tourne
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sur.un axe sensiblement.parallèle au grand axe de la cuve et à la direction de l'écoulementde la nasse réactionnelle dans cette cuve. Le dispositif de pompage à vis comprend un arbre Muni de filets de vis en saillie sur cet arbre, ces filets étant perces d'ouvertures. pas des filets peut être régulier ou variable.
La description qui va suivre en regard du dessin annexa, donne titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut Etre réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La figure 1 montre schématiquement un procède de polymérisation suivant l'invention.
La figure 2 est une vue verticale, avec coupe partielle, d' un dispositif constituant une forme de réalisation de l'invention et qui constitue une partie d'un finisseur représente sur le schéma de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe partielle de l'appareil de la figure 2 et elle montre une coupe trans- versale du dispositif.de pompage à vis.
Les figures 4, 5 et 6 sont des vues de dispositifs de pompage à vis selon différentes formes d'exé- cution de l'invention.
Pion que, en général, il soit possible do traiter n'importe quelle composition propre à former un poly- mère par le nouveau procédé suivant l'invention, on traite de préférence des matières capables de subir une polycondensa- tion pour produire des polymères à haut poids moléculaire, par exemple des polymères ayant des caractéristiques flbrogènes.
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C'est à propos de ces 'polymères que le procédé suivant l'invention sera décrit à titre d'exemple.
Les compositions de formation de polymères gui sont appropriées pour préparer les polymères fibrogènos sui- vant l'invention peuvent être d'un type à partir duquel on prépare des polycarboxylamides et c'est pour la préparation des polycarboxylamides qui comprennent les Nylons produits industriellement que la description de l'invention sera décrite plus particulièrement dans la suite.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une forme de réalisation du nouveau procédé de fabrication de polymères linéaires suivant l'invention. L' appareil de poly- m6risation utilisa pour la mise. en , auvre du procédé de la figure 1 comprend deux récipients ou cuves de mélange ICI et 11 dans lesquelles on peut éventuellement déposer initialement et mélanger uniformément les proportions appropriées des constituants qui forment la composition de formation du polymère ou la masse réactionnelle.
A titre d'exemple de composition de formation du polymère, la masse réactionnelle contenue dans les cuves 10 et 11 peut comprendre un mélange composa d'une diamine organique primaire ou secondaire et d'un acide carboxylique, dibasique, crganique, un sel de cet acide ou un acide organique monoamino polymérisable. Il va de soi que le procédé suivant l'invention peut tre mis en oeuvre avec plus d'avantages en préparart initialement la composition du polyamide sous la forme d'une solution aqueuse.
Par exemple, on peut prévoi- une solution gueuse à 45% ou 50% ou davantage d' un adipate d'hexaméthylène-ammonium lorsque l'on veut stocker la solution à la température ambiante ou proche (',; la température ambiante et scus pression almosphé- rique,
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La solution du sel do formation du polyamide ou masse r.6actionn-lle est transportée par un moyen non représenté indiqua par la liine 12, ' l'appareil d'cvaporation 13, ou ?i un ncycn a.;r,alo ;uo, pour ulinincr l'eau par la chaleur, et h travers 10quol la nasse pnsnc en continu. Dans cette opération, la conccntrction de 1<J Tniiôie do formation des 1><51%u,iàrùs uans la solution aqueuse est portée uno valeur comprise ntrc 60 et 75 en poids ou davantage.
L'évaporateur 13 peut 4tre l'un quelconque dos types <1'>schangiurs de chaleur bien cannu:, par exemple un 6vroratcur enveloppes ct à tubes unns lequel la ch3Jour ust transr.isc la masse r6actionnolle au .c.yen d'un fluide de ch:;0e approprie, par exemple des v:,p0ur T'06.'tl-:C:'Iî, <1.; la V.)fc-,1;r d'eau ou Equivalent. Le fluide de ch:,jfî ;)00 pouL Ûtr0 ont,',:'!:!l0 en continu à travers l'ùpp,1rcil 13, 5'.: :';'-'/,::: de 1':;r,tifle 14 cf do la sortie 15. La macse r6;)ctionnl10 ct :le prfr0nCQ agitée dans l'appareil cI'crl.orari.,n f,:r un mcycn appropria (non représente) afin d'<.):tliorcr lis conditions ('o transmission de la chaleur et / rv :"IO-<50/ d'expulsion de l'eau. L'enu de la solution/ou la vapeur peut 8tro lïr.;inae Je 1' :<j>p;-ùil 13 a travers la sortie 16.
Pnr 4x¯:: trl., 1' solution c'e sel de formation du polyari'de peut ttre portée dans 1'<Ùvaporateur à une températurc d'environ 105 à 11o , perdant environ 20 à 30 minutes d des pressions appropr 1005, pour donner cette concentration.
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Suivant les conditions de température et de pression dans
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i '4vaporateub, il peut également se produire dans cet appareil un début d'oligom6risation de la masse réactionnelle.
La masse ûactiono11e concentrée dans lÍêto;:,a-tol.1'J 13 ,})t en 4tce évaù40 en continu par un moyen non représon.té ét conduite, à travors une conduite d'alimentation 17, un autoclave ou réacteur 16t Dans une forme de
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réalisation représentée, le réacteur 18 est de préférence analogue à l'évaporateur 13 et il peut donc être du type à
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enveloppe et tub b travers lequel la nasse rJdtionnelle est transportée dn continu pendant que l'on transmet de la chaleur à cette masse. Pou¯Ni, obtenir la polycnnde4sation du sel d'acide adipiqe 'et de 1 t he-x am4 thylè-.iodi amine# la masse réactionnelle ut être .He dans ,le réacteur 18, sous une pression' d'environ 16,9 n 17,6 kg/cm2 et elle peut titre portée à une tcmp8rar de formation du polyamide d'environ 235 .
Comme dans l'fiapoateur,13, la'masse contenue dans le réacteur peut être .de preférencc chauffée dans un fluide de chauffage que l'on peut faire passer en dontinu à travers le circuit, au moyen de conduites d'entrée et de sortie
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19 et 20 r0srocttvcnont, et la masse qui subit la polycondensation peut trc' 0it6e pour améliorer les conditions de transmission de la chaleur.
Les produits volatils, y compris
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l'eau r$lJuclle.de la solution et l'eau de réaction produite dans le ruactcur.pendant la polycondensation peuvent ttre éliminés à travers une sortic 21 du réacteur.
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A la pression supéricure à la pression atmosphérique et 0 la température de formation du polyamide qui rognent dans le réacteur 18 un large pourcentage de la
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masse réactionnelle qui traverse ce réacteur en continu peut être polycondcnsû et transformé en un polyamide à faible poids moléculaire.. ni on que la durée do séjour de la masse
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réactionncllc dans le réacteur soit choisie on fonction du traitement particulier qu'il avagit de mettre en oeuvre, dans un traitomènt de polymérisation mis en oeuvre suivant l'invention,
une durée de séjour d'environ 2 heures est avantageuse.
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/iprà.s Une dur'Je de séjour suffisante de la masse reacticnncllc de fOTr.1'.J"lion de polymère dans le réacteur ist la matière pwticllC:'-;"::;:1"t lpt)ly:,::'iB6c peut ttre évacuée an continu du réacteur et transportée à travers une conduite 22, à un appareil r(), détente c'! (.varporateur 0clair 23, La ruasse rôactionriclJ.e pélrti011c:bt polyrerisce contenue dans 11 ';v2iror.:>tcur clair 23 p2U htrc amenée rapidement et en contenu à une pression sensiblement égale à la pression atmosph6rlquo:ct l'eau ou autres sous-produits de polymérisation
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analogues inclus dans la phase liquide contenue dans la masse '
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10;>ction;cllc sant éliminas de la rousse par évaporation rapide, co qui ; ;ri,#et un accrGist-ur1ent ciu d,:cr-' de polymérisation de la hiasso.
L'eau ou ::utro sous-produit de polymérisation inclus peut 8tr= év*cu4<> de 1'6vporteur éclair par la conduite 24. En r:-,t, C! t,l1Ís: il prt préférable de tr-ansrnvttre une quantité l.r0drter!11inr:c 1F. c;mleur la masse pour remplacer la chnieur perdue pendant l'61,ip,;ration éclair. Cette chaleur pnut tire urnie 1'11' un f1uidn de chauffaqeapproprié qui P..S5C par les conduites d'entrée et de sortie 25 et 26 respectivement.
Il va de sei'que les phases décrites plus haut du traitement de polyrmrisation qui fait partie du nouveau procúd6 suivant J'invention sont bien connues et qu'elles sont
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mises en oeuvre en général dans toute l'industrie. Les valeurs
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du pression et de température ain1 que la séquence particulibre de phases citées plus haut sont données uniqueman¯b
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titre illustratif et on peut s'en :carter, tout en restant dans
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le domaine de l'invention, pour obtenir la masse r6actionnelle partiellement polym±: iJ6e qui est déchargée de l'6vnporateur éclair 23.
Par ailleurs, il va de soi quo t,i mas qui quitte
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l'evaporateur éclair n'est pas entièrement polycondensée et qu'il est nécessaire d'assurer un complément de polycondensation aboutissant à la production d'un polymère de poids moléculaire
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plus 41e%.6 p,o,1 obtenir un produit final satisfaisant.
A ce stade, 'la masse r4actionnelle partiellement po1yltl4ris6e est e><;rÙme1#ent visqueuse et difficile à manipuler.
Suivant l'invention, on prévoit des moyens pour compléter la polymérisation de la masse d'une façon efficace et avec utilisation maximum de l'équipement pour obtenir
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un pll"yc>arbo>ii'lar,iiàe c=a autre polymcrc de polycondensation de qualité er.tr;vercnl:
4lev,'-e, sensiblement exempt de gel et de polymère d6g,;ù<' thermiq>lc=ent,, et avec un poids moléculaire élevé approprie pour les opérations consécutives de formation de libres ou de pellicules,
Plus particulièrement, on peut faire passer la
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masse iactionnclle polymérisée à travers une conduite 27, h un autre appareil ou finisseur 28.
On peut faire passer la masse rcnctionnelle en continu travers cet appareil d'une façon qui assure la duremaxirum c' séjour en utilisant au maximum levolume disponible à l'intérieur
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du finisseur 28 et on peut évacue" par la conduite 29 un polymère présentant le haut paids mp$4culBire recherche
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et la répartition, 4pr,^opriée.
La pu pgut ferq transmise 1,-i ina5se rcactionnelle content "i . nA< 9 TOiJ$SC réactionnelle conten Q, lt1rF. p,r fluide de chauffage ar!OI pri6 qui peut pnt3 id:!\1s te circuit du finisseur en 30 et 6cjï"t. en 31. ]Les vpjeurs issues de la mi1r.e rJnctionncHQ 'for!)! 1ns 4% fnipseu
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20 pouvant #'tre 6VJcufes travers 1aJsorie Ji.' Jinc la' poly:r.jrisHti 11 continue du Nylon et c? 1 w:.zec vr.2 "res 1.> ccndeosation analogue, la phase finale du 'tT"::
' tC?,1 en"! t.'0U"... .tr0 <,ssur'c pur un appareil de finissage
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qui est, en principe- une cuve cylindrique horizontale à travers laquelle la masse réactionnelle est entraînée par un transporteur à vis filets ajouras, qui a sensiblement le mené diamètre que la, cuve cylindrique* Le transporteur à vis ajourne fonctionnait généralement de façon à séparer
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une portion particulière c'e la mrsse,réuctionnelle entre deux filets adjacents du transporteur à vis et à déplacer cette portion de la masse vers l'ayant à une vitesse qui correspond au produit de la distance entre filets adjacents de la@vis, ou pas,
par la vitesse de rotation du transporteur à vis. La
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massp réactionnclle termine, sa polymérisation donnant le poids moléculaire voulu pendant. son déplacement.
La figure 2 représente en détail un finisseur qui constitue une forme 'de réalisation de l'invention. Le
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finisseur 28 comprend un,e'cuve cylindrique 42 supportée de fa,cri appropriée en, position sensiblement horizontalo, une cuve cylindrique intérieure-44 formant un espace annulaire 45 c-ntrc les cuves 42 ,1.4, jjt un dispositif de pompage b vis 46 pcrtunt des filets zip vip *7. Lç disppsitif de pompage à Vis 46 r.?yt µtrù entr<ain4 en rotation sur s6p axe principal par up ir:6can,r::e d'entraîr:nentt(.on qui a-tit, par l'intorm.diaire de iL'accouplement 4$, pour faire tourner le 'isjibsitif 46 de pompage vip dans le sens représente Gn 49.
La manse r>--'ac4-iorinelle peut pénétrer dans le finisseur par la conduite 27, Ctrc en4,r-itnéo-ho--izontaloment par 3'cs filets sucçcscifs 47, par le' rotation 49 et sortir .:C; t'?n.',¯5$C'Ul" pnr la conduite 2Dé Un fluide de chauffage tel que des i1apeU±5 Jo'iJtilcrnl ou des vapeurs ça-leu }-cu ;nntrer dans l'espace annulaire 45 par la conduis 30 r.t en "orU.i par i'r.c cr;:')duito 3'! j=yiir assurer '!nc 1.jii ic C 1 r C il,Ji','<e. f..',az ruHi..:
)nt dc,'la puursuiio de li
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polycondensation de l'a, masse réactionnelle contehue dans le finisseur peut .Ùtrù ôu'ac'J6 par une conduite 32, disposée
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en général au commet du finisseur et on peut utiliser le
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vide pour favoriser l'élimination du gaz.-Un get inerte peut p4n4trer dans le finisseur par la-conduitb 54 et en
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sortir avec la vapeur éventuellement.
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En fonctionrto*,nt, -le finisseur est de préférence- incomplètement rempli. L'arrivée do la masse reactionnello dans le finisseur par la conduite 27 est réglée de façon que le niveau de la ,4sse ntre l'extrémité 55 du finisseur et le premier filet 5e ne soit jamais supérieur celui du srrznct do l'arbre 57 de la vis, représenta en 5f3, De cet Le far-un, une portion segmentée do la masse réactionnelle est tntrac> ; rositiverrcnt vers la sortie 29. Dahs un exemple préj,¯Nr,,j de rol;c<r5o:cyJ¯a::iàe tcl que le 'ylon 66 , on a cctis,tD-4(-,- que 1 vite:;se des filets do vis par rapport à la n;jg,ù du ?oly:.rG doit t'tYe supérieurs là 30 c,a par minute si lon veut éviter..l'a formation d'une matière r;.'lzfice et d'autres fo;ri#ù5 de 50.ytÉ.'..'r¯': tlC'r.".:1.';:Ir?!'ir.t dc.rades.
Lon'filets 47 'de la vis présentent des ouvertures 5tu pour Remettre' une fraction de la portion segmentée de la muse r.cacyi.rnnel3e de s'écouler entre les filets successifs du dispositif de pompage 'l vis. Ces ouvertures 59 peuvent ûtre prévues sur 'tout ou partir des filets 47 et elles: pauvent-avoir d'autres formes que celles, représentées en 60, 61 et 62, sur,les figures 4,5 et 6 respectivement. On
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peut également utiliser des combinaisons des ouvertures
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59, 00t 61 et 6?,'ainsi que d'autres, dans les filets d'un dispositif 'donn de pompagù vis, suivant lo viscosité de la masse réactionnelle liquide et le poids moléculaire que l'on veut.obtenir p<jur cottc,s .mas5e .
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La dutbe dc se jour du polymère a l'intérieur du finisseur est clinique rour obtenir le degr6 voulu de il;n:orrisa4tic d: la ;*aqÉc.=4#Étionnello. Antérieurement * . " ' ;3 la présçhto invctntioh, on estimait qu'il était néocssaire,
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pour obtenir un bon polymère, 'de disposer d'un dispositif
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vis pas o-onstpnt,, inccmplt&r.cnt rempli, classique, déplaçant une portion sé;.arec particulière de la masse rf:aclJ3nnellc ar,s le finisseur a'une vitesse linéaire constante. Ceci 4tiît froqucinment sans efficacité, parce uc- la densité de la ruasse réactionnelle dans le finisseur do.,11,-ntfo vers-la coi tic, mesure do la progression de la polymérisation et du dégagement de vapeur.
Par excipiez dans la polyi,risition du llylon 66 , on trouve communément àc-s'pc>ids spécifiques compris entre 0,30 et 0,38 pour la , 'masse réactionncile l'entrée du finisseur et des poids cp±cifiques àe O,4î 1 0,65 la sortie du finisseur. Etant donne que la densité de la portion séparée de la masse r4ac?,ior;nclle croît dans une mesure notable pendant son déplacement travers lo finisseur, le niveau du liquide de la partie suparce de la r6action'nellc- décroît fortement d mesure de son déplacement à travers un finisseur classique, à vis non perforée.
Dans un exemple dans lequel la densité
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d'une portion séparée de la masse réactionnelle croît pour
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passer de 0,3&) a l'entrée 0,478 li sortie, le niveau du.liquide de la portion s4par<Je à4ccff dans une mesure telle que le rapport du volume do la portion séparée de la uasso r.actionr-,e.Ilc à l'entrée au volume de la m8me portion séparée à la sortie peut ttre d'environ 1,8 à ltO. Il
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ressort nettement de cela que l'on n'utilise pas la pleine
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capacité du finisseur..
Far ailleurs, si l'on doit maintenir la masse roactionnelle dans le finisseur pendant une durée
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do séjour voulue, pour obtenir le degré voulu de polycondon-
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!3a'-ion de la masse réactionnelle, la vitesse de rotation du <. rii"lJoeitil' vis doit 0tre mdntcnuc constante, cc qui, à son tour, limite le d,Sb! t de passage de la masse r6ctionncllc va- peu pr'2s la moitié du dI)it qu'il serait possible d'obtenir théoriquement avec un finisseur d'un volume donné.
En xv:,.,1: cks perforations ou ouvertures sur tout ou partie du dispositif h vis, en vue de permettreune petite
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portion de la masse recctionncllc de passer vers l'avant à un segment do filets .successif - , on double approxi>nativement le LI'.S)1. un IVl.uS:a de- p,jlY:7i(;:,'c peur un fànissniir do dimension donnée.
L'ouverture percée dansles filets de la vis peut représenter entre 5 et 80% de la superficie nominale des filets de la vis, suivant la viscosité de la matière qu'il s'aqit de transporter et le débit de passage entre filets que l'on veut obtenir. En outre, les dimensions des ouvertu-
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res percées dans les filets peuvent vnricr cr.re ,1'extrémii..' de la vis située a l'entrée du finisseur et l'extrémité située à la sortie.
Dans un exemple préfère correspondant à la polymérisation du Nylon 66 , les ouvertures perches dans les filets de la vis peuvent varier entre des trous de 12,7 mm
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à 38 mm de diamètre, qui représentent approximativ,)r.'Ict1't 20 à 30; :le la surface des filets, b l'extrdmité d'entrée du finisseur, et des trous de 3p â 67 mm de d;.améta.e . qui représentent, approximrtivenicnt 3Q â 5C de la surface des filets, à l'extrémité de sortie du finisseur pour compenser la variation de la viscosité de la masse du poly-
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mère qui pas ce de 50-200 peises h l'extrémité d'eritr.'e; lyClC:..1.;C.00 poises i1 l'cxtrf-mite de e cf. pour obtenir 1 ' 1;
' de cette façon un écoulement or2z4tt7. appt-aa"ie du
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polymère dons la cuve, afin de maintenir le niveau du polymère
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a une hauteur constante et d'obtenir un -pô",,J.Y'Mbrc pr4s6rytant la distribution voulue de poids moléculaires.
Le fait d'assurer cet accroissement avantageux
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du débit en voiume d'un finisseur donné. a pour résultat inattendu de permettre d'obtenir un polymère présentant une distribution de poids moléculaire qu'il n'était pas possible d'obtenir jusqu'à présent. Antérieurement à la présente invention, lorsque l'on tentait de produira des polymères de. Nylon d'un poids moléculaire moyen plus élevé à l'aide de procèdes et d'appareils qui sont bien connus dans la technique afin de donner aux fibres et filaments obtenus à partir "de ces polymères,
une plus forte ténacité et résistance aux
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chocs, ainsi que l'anélioration d'autres propr.-:phys.ques, on obtenait un polymère qui était dégrade thermiquement, contenait du gel et avait une mauvaise couleur.'Non seulement,
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on se heurtait a' ces problèmes, mais le pelymère'no,f3init
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pas bien en filaments, on raisor. dcr rupture des f lib:
tes do fil'agc du polymère et d'autres organes de l'installation de traitement sous l'action du polymère. Grâce au procédé et à l'appareil suivant l'invention, on obtient un polymère à haut poids moléculaire qui peut être traité et filé sans entraîner de problèmes et au moyen dos appareils do la techniaue connue, pour être transforme en,
fibres et on filaments présentant des caractéristiques physiques -telles
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que la tén<citc¯' est la x.stance aux chocs- Bien qu'on ne sache pa's exactement pourquoi les polymères à haut poids moléculaire qu'il est possible d'obtenir par le procédé et l'appareil suivant l'invention peuvent Être traités et files sens difficulté!: en fibres et.filaments et produits
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orilgues, on suppose que ce x"salt,..t est obtonp en raison
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, , 4- ';
ù."i..A4.t, f- 1
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de la distribution du poids, moléculaire des molécules du . polymère à l'intérieur'de la masse du polymère. On suppose
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que la masse du po-lymero à haut poids moléculaire coinprond une partie predoninante composée do polymères à poids moléculaire exceptionnellement élevé et une plus petite partieayant.un poids moléculaire plus bas que celui qu'on obtient en général.
Cette partie bas poids moléculaire moyen de la masse du polymère peut jouer le rôle de plasti- fiant interne pour la .partie à haut poids moléculaire do sorte que l'ensemble, du polymère à haut poids moléculaire peut être traite.par filage et étirage d'une façon bien connue dans la technique pour former dcs fibres, filaments et autres objets analogues présentant des propriétés physiques . notablement améliorées.
Les exemples donnes ci-dessous qui doivent être considères corme illustratifs et non bas limitatifs,
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permettront de taieux faire comprendre ilinveritioni EXEMPLE '
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on a préparé un échantillon de 1 o ri,, C) 6 conl*c,rrr-.énent eu procédé préférez- suivant l'invention, en utilisant un finisseur du'type à vis horizontale dont la vis présente des perforations dans les filets, le long ou à proximité de l'axe dentral ou arbre de la vis. Le pas des filets (le la vis était constant et les perforations dos filets représentaient entre environ 15% de la surface dos
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,Cilts, a,-..'4xtavrïit cl,'c:ni..v.e du finisseur et environ 4Çl de la surface des filots à l'ex±r6mitô de sortie.
La superficie dc9'perforations varia'j.t de façon consiblomont uniforme entre 15% et 40% sur les filets du finisseur, de l'extrémité d'entrée à l'extrémité de sortie du finisseur.
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Une partie de l'échantillon du po3.yteliVylon 6,6 prépare de cette façon a dté soumise un fxwd.bncmon , sorjmatif -en vue de 1a .détermination de à d3.st.it.càn du poids moléculaire- db l'échantillon de polytnero. Ce fractiomncfMnt sornmatif a 6te effo-'Lu6'do la façon habituelle connue par dissolution du dans une solution de métacrésol
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. et da cvclohext1Q, division de la solution en parties aliquotcs et précipitation de coacervats des parties aliquotes par
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addition de quantités additionnelles de cyclohaxt3a dons chacune des parties aliquotes.
Les rapports cycloh,ox4n,o/iné-ta- pour le fractionnement sonmatif Variaient entre 3,7 et 5,0 ot on a calculé la viscosité intrinsèque et les poids moléculaires des fractions de la façon 'habituelle,,
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Les résultats du fractionnenent sont reprisantes ci-dessous d,l tdiJla8,t1 1. T A B L E A U 1 '
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<tb>
<tb> Fraction <SEP> Viscosité <SEP> Poids <SEP> molécu- <SEP> Pourcentage <SEP> 'du
<tb>
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intrinsèque' laize de la total dO...1'éch,m... dc la frmciion 'fraction ,tU16ri .
1 1,9,2 b6 bi v0"--50600 23e6 2 1 ,66-1 y -11,l SU.GOU...4.1 .9i0 . 4,2' $6
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<tb>
<tb> 3 <SEP> 1,45-1,37 <SEP> 41.900-39.7CO <SEP> 24,8 <SEP> %
<tb>
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4 1,36-1,06 38.700-21.700 1 S,9 6 5 1,06-0,42 21.700-7.400 $f5 ro 6 insérieure à 0,42 inférieur à 7.400 27,0 %
On a préparé un deuxième échantillon de polymère Nylon 66 poids moléculaire moyen sensiblement identique
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d'in$ le mtmo appeboiiiage et dzins les mômcs 'conditions de fonctionncfncnt,dc 'tet-,périturc et de pression que pt. .
1 échantillut cité plus haut, oxcopte la' fait que le finisseur comportait un dispo3itii à vis ayant des- caeactétletiquog identiques, de dimensions, de forme et de pas, mais sans perforation dans les filets. On a soumis uns partie do .cet
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' échantillon de polymère de Nylon un fructionnomont rrimt.'"
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sensiblement identique, pour la détermination de la distribution du poids moléculaire et les résultats sont représentés ci-dessous au tableau II.
T A B L E A U II
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<tb>
<tb> Frac- <SEP> Viscosité <SEP> intrinsèque <SEP> Poids <SEP> moléculaire <SEP> Pourcentage
<tb> tion <SEP> de <SEP> la <SEP> fraction <SEP> de <SEP> la <SEP> fraction <SEP> du <SEP> total <SEP> de
<tb> l'échantillon
<tb> 1 <SEP> 2,08-1,81 <SEP> 69.200-57.000 <SEP> 10,0%
<tb> 2 <SEP> 1,81-1,63 <SEP> 57.000-49.300 <SEP> 18,9 <SEP> % <SEP>
<tb>
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3 1,63-1,41 lr30V'-32rÛ00 14 eo
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<tb>
<tb> 4 <SEP> 1,41-1,17 <SEP> 32.800-31.100 <SEP> 19,0 <SEP> %
<tb> 5 <SEP> 1,17-0,92 <SEP> 1.100-22.300 <SEP> 11,0 <SEP> %
<tb> 6 <SEP> 0,92-0,68 <SEP> 22.300-14.600 <SEP> 4,1 <SEP> % <SEP>
<tb> 7 <SEP> 0,68-Q,55 <SEP> 14.600-10.800 <SEP> 3,0 <SEP> % <SEP>
<tb> 8 <SEP> 0,55-0,45 <SEP> 10.800-8.200 <SEP> 20,0 <SEP> % <SEP>
<tb>
Ainsi qu'il ressort des tableaux I et II donnés ci-dessus, l'échantillon 1,
bien que possédant
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aui e5t¯$cjPlcmQnt ur. poids moléculaire moyen d ensqmblwfl$Qa1q#e à celui de l'échantillon 2 a une proportion d'environ 27 % d'un poids moléculaire inférieure à 7.400 tandis que l'échantillon 2 ne comporte aucune fraction de poids moléculaire inférieure à 8.200 pour servir de plastifiant intense! donner ¯par co moyen aux polymères de meilleures carac- téristiques de filage et de manipulation dans les opérations consécutives de traitement textile et de forma-
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tion des fibres, ainsi que pour eanper aux fibtes et fila- ments formés à partir de ce polymère une meilleure ténacité et une meilleure résistance aux choes.
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Gr1co à la présente invention dans laqu3l3'' des. ouvertures sont prévues dans les .filets du transporteur à viol le niveau du liquide de la masse réactionnelle
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à l'intérieur du finisseur peut être maintenu à une hauteur sensiblement constante de l'entrée à là sortie et.on obtient l'utilisation maximum du volume disponible dans le finisseur. En outre, on obtient un meilleur malaxage du polymère de sorte qu'il n'existe pas de volume de polymère dent le déplacement soit lent ou nul, qui reste dans le finisseur pendant des périodes plus longues que celles qu'on voudrait obtenir.
Les vitesses de rotation du transporteur à vis peuvent notablement être augmentées tout en maintenant la durée de séjour de la masse réactionnelle dans le finisseur, au niveau voulu, on peut augmenter notablement le débit en volume de la matière polymérisée de la qualité voulue et on maintient dans le finisseur de meilleures conditions de transmission de la chaleur, ce qui contribue à éviter la formation de gel et la dégradation thermique du polymère.
Il va. de soi que des modifications peuvent être apportées aux.modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalonts, sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présent invention.