DE933773C

DE933773C - Verfahren zur Herstellung von kuenstlichen Gebilden, wie Faeden, Borsten oder Draehte, aus Polyamiden

Info

Publication number: DE933773C
Application number: DEB7723A
Authority: DE
Inventors: Erich Dr Schwartz; Friedrich Dr Wenger
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1950-06-30
Filing date: 1950-06-30
Publication date: 1955-10-06

Description

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.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von künstlichen Gebilden, wie Fäden, Borsten oder Drähte, aus Polyamiden durch fortlaufendes Kondensieren von Lactamen, Verformen der Kondensate und Verstrecken der fadenförmigen Produkte, dadurch gekennzeichnet, daß man die frisch geformten Gebilde 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.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man als Benetzungsmittel Alkohole oder Ketone, gegebenenfalls mit bis etwa io % Wassergehalt, verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man Mischungen der Alkohole oder Ketone mit Kohlenwasserstoffen verwendet.
4. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Benetzungsmitteln noch Präparationsmittel für die fadenförmigen Gebilde zusetzt. Angezogene Druckschriften Französische Patentschrift Nr. 824 548; britische Patentschrift Nr. 5011g7.