DE1137167B

DE1137167B - Verfahren zur Herstellung von Gebilden, wie Faeden oder Draehte, aus Polycarbonaten

Info

Publication number: DE1137167B
Application number: DEF29509A
Authority: DE
Inventors: Dr Alfred Reichle; Dr Bela Von Falkai; Dipl-Ing Heinrich Borger
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1959-10-01
Filing date: 1959-10-01
Publication date: 1962-09-27
Also published as: BE595521A; CH392768A; NL256449A; GB905072A

Description

Es ist bereits bekannt, Polycarbonate mit Schneckenpressen aus der Schmelze zu Stäben, Profilen und anderen Großkörpern zu verarbeiten. Diese Verfahren lassen sich jedoch nicht ohne weiteres mit Erfolg auf die Herstellung von Fäden und Drähten mit geringem Durchmesser übertragen. Man erhält in diesen Fällen lediglich Gebilde aus weitgehend abgebauten Polycarbonaten. Die Fäden sind zudem undurchsichtig, nicht gleichmäßig und blasig. Der Abbau der Polycarbonate kann bis zu 50 °/₀ betragen. Außerdem kommt es laufend zu Spinnstörungen.

Es wurde nun gefunden, daß man Gebilde, wie Fäden oder Drähte, aus Polycarbonaten dann erhält, wenn man Polycarbonate mit einem so geringen Wassergehalt verwendet, daß bei der Erhitzung einer Probe auf 300⁰C für 1 Minute weniger als l°/₀ des Polycarbonats abgebaut wird, und wenn man die Verformung aus der Schmelze mit Hilfe einer Schmelzschnecke bei Temperaturen oberhalb des Erweichungsbereiches des eingesetzten Polycarbonats, aber unterhalb von 300⁰C mit einer Verweilzeit im Schmelzraum der Schnecke von weniger als 40 Sekunden vornimmt.

Die erfindungsgemäß herstellbaren Fäden und Drähte sind durchsichtig, gleichmäßig und weisen keine Blasen auf. Diese guten Eigenschaften sind auf die niedrige Verformungstemperatur, die kurze Verweilzeit bei dieser Temperatur und die gute Homogenisierung der Schmelze unmittelbar vor der Verformung zurückzuführen.

Für die Durchführung des Verfahrens eignen sich solche Schmelzschnecken mit geringem Volumen, bei denen nur die Düse beheizt ist (autogene Schnecken). Die Erhitzung des Polycarbonats wird in diesen Schnecken im wesentlichen, durch die Reibungswärme verursacht. Solche Schnecken sind z. B. in »Kunststoffe«, Bd. 46 (1956), S. 18 bis 20, näher beschrieben.

Unter »Verweilzeit« wird der Zeitraum vom Augenblick des Flüssigwerdens des Polycarbonats bis zum Passieren des Drosselspaltes der Schmelzschnecke verstanden.

Die Trocknung des Ausgangsmaterials wird in üblicher Weise vorgenommen. Um den Wassergehalt auf das erfindungsgemäß notwendige Maß herabzudrücken, ist im allgemeinen eine Trocknung von 5 bis 10 Stunden bei mindestens 115°C im Vakuum notwendig. Die Schnitzel sollen dabei möglichst klein sein und eine Dicke von 3 mm nicht überschreiten.

Der Abbau des Polycarbonats bei der Erhitzung auf 300⁰C für die Dauer von 1 Minute wird durch Messung der Lösungsviskosität vor und nach der Behandlung bestimmt. Unter einem Abbau von 1 °/o Verfahren zur Herstellung

von Gebilden, wie Fäden oder Drähte,

aus Polycarbonaten

Anmelder:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,
Leverkusen

Dr. Alfred Reichle, Dr. BeIa von Falkai

und Dipl.-Ing. Heinrich Borger, Dormagen,

sind als Erfinder genannt worden

wird verstanden, daß das durch Viskositätsmessung bestimmte Molekulargewicht um 1 % abgenommen hat. Der Wassergehalt, welcher einen Abbau von

z. B. 1 °/o verursacht, ist bei den verschiedenen Polycarbonaten durchaus unterschiedlich.

Für das erfindungsgemäße Verfahren sind alle linearen hochmolekularen thermoplastischen Polycarbonate geeignet. Hierzu gehören beispielsweise die Polycarbonate, die in bekannter Weise durch Umsetzung von 4,4'- Dioxydiphenyl - 2,2 - propan, 4,4'-Dioxydiphenyl-l,l-äthan oder 4,4'-Dioxydiphenyl-1,1-butan mit Phosgen erhalten werden.

Beispiel 1

Zur Herstellung eines endlosen Drahtes von 2 mm Durchmesser aus einem Polycarbonat, welches in üblicher Weise aus 4,4'-Dioxydiphenyl-2,2-propan und Phosgen hergestellt wurde, werden 4 g je Minute absolut wasserfreie getrocknete Polycarbonatschnitzel (Wassergehalt kleiner als 0,01 %) ^mit Hilfe einer höchst genau arbeitenden Dosiervorrichtung einer Schneckenstrangpresse mit 18 mm Schneckendurchmesser zugeführt. Die Schnecke dreht sich gleichmäßig mit 70 Umdrehungen je Minute. Die Temperatur in der Schnecke beträgt 28O⁰C. Der Schmelzinhalt beläuft sich auf 2 ecm, so daß die Verweilzeit bei 36 Sekunden liegt. Aus der Düse mit einer Bohrung von 2 mm Durchmesser tritt ein klar durchscheinender Draht von 2 mm Durchmesser aus. Er kann in bekannter Weise nachbehandelt werden. Der Abbau des Polycarbonats liegt unterhalb 1 °/o- Das verwendete

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Ausgangsmaterial zeigt bei einer Erhitzung auf 300° C weniger als 0,008 %, Abbau des Polycarbonats bei für den Zeitraum von 1 Minute ebenfalls noch einen der Erhitzungsprobe von weniger als 1 %) und mit der Abbau unterhalb von 1 %· in der Erfindung beschriebenen Schmelzschnecke bei

. -I₉ einer Dosierung von 7,5 g je Minute bei 85 Schnecken-

Beispiel l _{5 um}drehungen je Minute bei 256⁰C Schneckentempe-

Polycarbonatschnitzel, die durch Umsetzung von ratur durch eine Neunlochdüse zu Fäden gesponnen. 4,4'-Dioxydiphenyl-2,2-propan und Phosgen herge- Der Durchmesser der Düsenöffhungen beträgt 0,25 mm. stellt sind, mit einer Grenzviskositätszahl von Die Verweilzeit des Materials in geschmolzenem [η] = 108 ccm/g (bestimmt nach G. V. Schulz und Zustand im Schmelzraum der Schnecke beträgt bei Horbach: Makromol. Chem., 29. S. 93 [1959]) io diesem Spinnvorgang 21 Sekunden, werden sorgfältig getrocknet (Wassergehalt weniger Die Fäden werden nach dem Austritt aus der

als 0,08 ⁰I₀, Abbau des Polycarbonats bei der Erhitzungs- Düse durch Anblasluft abgekühlt und mit einer probe von weniger als 1%) und mittels einer im Bei- Geschwindigkeit von 420 m je Minute aufgewickelt, spiel 1 beschriebenen Spinneinrichtung bei einer Do- Nach der Verstreckung in einem Verhältnis von sierung von 9,2 g/Minute bei 125 Schneckenumdrehun- 15 1:3,75 oberhalb der Einfriertemperatur von 130° C gen je Minute und 288° C Schneckentemperatur durch erhält man Fäden aus neun Einzelfäden mit einem eine Zweilochdüse zu Fäden gesponnen. Der Durch- Einzeltiter von 4,5 den. Die Festigkeit beträgt bei 24% messer der Düsenöffnungen beträgt 0,3 mm. Die Dehnung 2,7 g/den, sowohl in trockenem als auch in Verweilzeit des Materials in geschmolzenem Zustand feuchtem Zustand. Eine Viskositätsmessung des Fadenin der Schnecke beträgt bei diesem Spinnvorgang 2° materials ergibt, daß es während des Spinnprozeßes 16Sekundeji. weniger als 0,9% abgebaut wurde.

Die Fäden werden nach dem Austritt aus der Düse .

in einem Spinnschacht abgekühlt, mit geeigneter Beispiel 5

Präparation präpariert und mit einer Geschwindigkeit Polycarbonatschnitzel, die durch Umsetzung von

von 520 m getrennt aufgewickelt. Es wird oberhalb 25 4,4'-Dioxydiphenyl-2,2-butan mit Phosgen erhalten wurder Einfriertemperatur von 140° C und unterhalb des den, mit einer Grenzviskosität von [η] — 72 ccm/g Schmelzbereichs von 220 bis 230°C in einem Ver- werden bei 115° C getrocknet (Wassergehalt unter hältnis von 1: 4,03 verstreckt. Man erhält Fäden von 0,007 %, Abbau des Polycarbonats bei der Erhitzungs-20 den. Die Festigkeit beträgt 3,4 g/den bei einer probe von weniger als 1%) und mit der in der Erfindung Dehnung von 19% sowohl in trockenem als auch in 3° beschriebenen Schmelzschnecke bei einer Dosierung feuchtem Zustand. von 5,1 g je Minute bei 102 Schneckenumdrehungen

Eine nachträgliche Molekulargewichtsbestimmung je Minute bei 256° C Schneckentemperatur durch eine durch Viskositätsmessung des Fadenmaterials nach Dreilochdüse zu Drähten gesponnen. Der Durchobigem Verfahren ergibt, daß es weniger als 0,5% messer der Düsenöffhungen beträgt 0,6 mm. Die abgebaut wurde. 35 Verweilzeit des Materials im geschmolzenen Zustand

. , im Schmelzraum der Schnecke beträgt bei diesem

Beispiel i Spinnvorgang 28 Sekunden.

Polycarbonatschnitzel, die durch Umsetzung von Die Fäden werden nach dem Austritt aus der Düse

4,4'-Dioxydiphenyl-2,2-propan mit Phosgen erhalten durch ein Abkühlbecken mit einer inerten Kühlflüssigwurden, mit einer Grenzviskosität von [η] = 92 ccm/g 4° keit geleitet, abgekühlt und mit einer Geschwindigkeit werden sorgfältig getrocknet (Wassergehalt unter von 90 m je Minute getrennt aufgewickelt. Nach dem 0,005 ⁰I₀, Abbau des Polycarbonats bei der Erhitzungs- Verstrecken bei einer Temperatur oberhalb der probe von weniger als 1 %) und mit einer im Beispiel 1 Einfriertemperatur von 130° C in einem Verhältnis beschriebenen Spinneinrichtung bei einer Dosierung von 1:3,75 erhält man einen Draht von 0,15 mm von 8 g je Minute bei 105 Schneckenumdrehungen je 45 Durchmesser. Die Festigkeit beträgt 2,7 g/den bei Minute bei 272⁰C Schneckentemperatur durch eine einer Dehnung von 17 %> sowohl in trockenem als Sechslochdüse zu Fäden versponnen. Der Durchmesser auch in feuchtem Zustand gemessen. Solche Drähte der Düsenöffnungen beträgt 250 μ. Die Verweilzeit eignen sich besonders gut für die Herstellung von des Materials in geschmolzenem Zustand in der Filtergeweben für die chemische Industrie. Schnecke beläuft sich auf 18 Sekunden. 50 ~ . .,,„.,.,,..,,

Die Fäden werden nach dem Austritt aus der Düse Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel)

durch Anblasen mit Luft abgekühlt und mit einer Polycarbonatschnitzel, die durch Umsetzung von

Geschwindigkeit von 450 m je Minute aufgewickelt. 4,4'-Dioxydiphenyl-2,2-propan mit Phosgen erhalten Die Verstreckung wird oberhalb der Einfriertemperatur wurden, mit einer Viskositätszahl von [η] = 108 ccm/g und unterhalb des Schmelzbereichs in einem Verhältnis 55 werden nur mäßig getrocknet (Wassergehalt 0,2 % von 1: 3,8 durchgeführt. Nach dem Verstrecken Abbau des Polycarbonats bei der Erhitzungsprobe 5 %) erhält man eine Kunstseide aus 6 Einzelfäden mit einem und mit einer autogenen Schmelzschnecke bei einer Einzeltiter von 6,6 den. Die Festigkeit beträgt 3,2 g/den Dosierung von 9,2 g je Minute und bei 125 Schneckenbei einer Dehnung von 21 %. sowohl trocken als auch Umdrehungen je Minute bei 288°C durch eine Zweifeucht gemessen. Eine Viskositätsmessung des Faden- 60 lochdüse zu Fäden gesponnen. Die Verweilzeit des materials ergibt, daß es weniger als 0,5% abgebaut Materials in geschmolzenem Zustand beläuft sich bei wurde. diesem Spinnvorgang auf 16 Sekunden. Die aus der

Beispiel· 4 Düse austretende Schmelze ist voller Blasen, und es

ist nicht möglich, aus dem Material einwandfreie

Polycarbonatschnitzel, die durch Umsetzung von 65 Fäden zu spinnen. Eine Molekulargewichtsbestim-4,4'-Dioxydiphenyl-l,l-äthan mit Phosgen erhalten mung durch Viskositätsmessung ergibt, daß das wurden, mit einer Grenzviskosität von [η] — 80 ccm/g versponnene Material ein Molekulargewicht hat, werden bei 110° C sorgfältig getrocknet (Wassergehalt welches mehr als 5% unter dem ursprünglichen

Molekulargewicht liegt. Die Überschreitung des erfindungsgemäßen Höchstgehalts an Wasser führt somit zu unbrauchbaren Fäden.

Beispiel 7 (Vergleichsbeispiel)

Polycarbonatschnitzel, die durch Umsetzung von 4,4'-Dioxydiphenyl-2,2-propan mit Phosgen erhalten wurden, mit einer Viskositätszahl von [η] = 108 ccm/g werden wie im Beispiel 2 getrocknet (Wassergehalt weniger als 0,08 ⁰I₀, Abbau des Polycarbonats bei der Erhitzungsprobe 0,5 %) und mit einer autogenen Schmelzschnecke bei einer Dosierung von 2,3 g je Minute und bei 125 Schneckenumdrehungen je Minute bei 288 ° C durch eine Einlochdüse zu Fäden gesponnen.

Die Verweilzeit des Materials in geschmolzenem Zustand beträgt bei diesem Spinnvorgang 63 Sekunden. Der aus der Düse austretende Faden ist bräunlich und blasig und kann auf Spulen nicht aufgewickelt werden. Eine Molekulargewichtsbestimmung durch Viskositätsmessung ergab, daß das versponnene Material ein Molekulargewicht hat, welches 6% unter dem ursprünglichen Molekulargewicht liegt. Die Überschreitung der erfindungsgemäßen maximalen Verweilzeit führt also ebenfalls zu unbrauchbaren Fäden.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Verfahren zur Herstellung von Gebilden, wie Fäden oder Drähte, aus Polycarbonaten, dadurch gekennzeichnet, daß man Polycarbonate mit einem so geringen Wassergehalt verwendet, daß bei der Erhitzung einer Polycarbonatprobe auf 300⁰C für 1 Minute weniger als 1 °/o des Polycarbonats abgebaut wird, und daß man die Verformung aus der Schmelze mit Hilfe einer Schmelzschnecke bei Temperaturen oberhalb des Erweichungsbereiches des Polycarbonats und unterhalb von 300⁰C mit einer Verweilzeit im Schmelzraum der Schnecke von weniger als 40 Sekunden vornimmt.

© 209 658/383 9.