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DE602005005212T2 - Verfahren zur auflösung von ppta in schwefelsäure unter verwendung eines doppelschneckenextruders - Google Patents

Verfahren zur auflösung von ppta in schwefelsäure unter verwendung eines doppelschneckenextruders Download PDF

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DE602005005212T2
DE602005005212T2 DE602005005212T DE602005005212T DE602005005212T2 DE 602005005212 T2 DE602005005212 T2 DE 602005005212T2 DE 602005005212 T DE602005005212 T DE 602005005212T DE 602005005212 T DE602005005212 T DE 602005005212T DE 602005005212 T2 DE602005005212 T2 DE 602005005212T2
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ppta
sulfuric acid
transport
mixing
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DE602005005212T
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English (en)
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Bernardus Maria Koenders
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Original Assignee
Teijin Aramid BV
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Publication date
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lösen von PPTA (bei dem es sich um die Abkürzung für Poly(paraphenylenterephthalamid) handelt) oder Copolymeren davon in Schwefelsäure mit Hilfe eines Doppelschneckenextruders.
  • Verfahren zum Lösen von PPTA sind auf dem Fachgebiet bekannt. Herkömmliche Verfahren umfassen das Lösen von PPTA in flüssiger Schwefelsäure in einem Reaktor oder einer Knetmaschine und das Entgasen der gebildeten Lösung. Der Vorgang dauert etwa 4 Stunden bei einer Temperatur von 85°C, was die Zersetzung des Polymers oder Copolymers bewirkt.
  • Alternativ wird das Mischen des PPTA mit (gefrorenem) Schwefelsäureeis bei einer niedrigen Temperatur (unter 25°C) durchgeführt, gefolgt vom Schmelzen und Entgasen der hergestellten festen Lösung. Wie in EP 1435407 beschrieben, wurde die Spinnmasse entlüftet, in einem Doppelschneckenextruder auf 90°C erhitzt und über einen Filter und eine Spinnpumpe einer Spinndüse zugeführt. Der Vorgang dauert etwa 6 Stunden und weist eine große Verweilzeitverteilung auf. Dieses Verfahren ist auf Gemische mit einem PPTA-Gehalt zwischen 17,5 und 19,8 Gew.-% beschränkt. Unterhalb von 17,5 Gew.-% PPTA in Schwefelsäure wird eine erhebliche Menge Off-spec-Material (nicht spezifikationsgerechtes Material) gebildet. Des Weiteren können Copolymere nicht gelöst werden oder sind nur schwer löslich, da die gebildeten festen Lösungen zu klebrig werden und/oder zu großen Klumpen gebildet werden, die nicht leicht weiterzuverarbeiten sind. Diese bekannten Verfahren sind folglich mit Nachteilen behaftet.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, für die oben genannten Probleme eine Lösung bereitzustellen. Zu diesem Zweck wurde ein neues Verfahren entwickelt, das frei von den oben genannten Nachteilen ist. Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Lösen von PPTA oder Copolymeren davon in Schwefelsäure mit Hilfe eines Doppelschneckenextruders mit Transport-, Misch- und Knetelementen, der eine Eintrittszone, eine Zwischenzone, eine Mischzone, eine negative Transportzone, eine Entgasungszone und eine Druckaufbauzone umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    • • Transportieren des PTA oder Copolymers davon in die Eintrittszone mit einer Transportkapazität, die gering genug ist, um den Eintritt von Schwefelsäure in die Eintrittszone zu verhindern; Einleiten von Schwefelsäure in die Zwischenzone bei hohen Scherbedingungen, um die eventuell gebildete Gelschicht zu entfernen;
    • • Einführen von Schwefelsäure in die Eintrittszone oder in die Zwischenzone;
    • • Im Wesentlichen vollständiges Füllen der Mischzone, um ausreichend Zeit zum Mischen und Lösen von PPTA oder Copolymer davon in der Schwefelsäure zur Verfügung zu stellen, um eine Lösung von PPTA oder Copolymer davon in Schwefelsäure zu erhalten;
    • • Erzeugen einer negativen Transportzone nach der Mischzone, um eine Produktsperre zwischen der Mischzone und der Entgasungszone zu erhalten;
    • • Erzeugen eines dünnen Filmes der Lösung aus dem PPTA oder dem Copolymer davon und Schwefelsäure in der Entgasungszone, um die Lösung zu entgasen;
    • • Eintritt der Lösung in die Druckaufbauzone, sodass die Lösung diese Zone teilweise füllt und den Doppelschneckenextruder verlässt.
  • Doppelschneckenextruder sind an sich auf dem Fachgebiet bekannt und werden zum Mischen und Extrudieren von Polymeren verwendet. Zum Beispiel wurde in NL 8500429 mit Hilfe eines Doppelschneckenextruders ein Polyethylengemisch erhalten, das zur Herstellung von Bändern, Folien, Schläuchen und dergleichen geeignet war. In anderen Veröffentlichungen, zum Beispiel in EP 821708 , ist ein Doppelschneckenextruder beschrieben worden, der zur Polymerisation von aliphatischem Diamin und einer aliphatischen Dicarbonsäure verwendet wurde, um ein nicht aromatisches Polyamid (d. h. Nylon) zu erhalten. Die Verwendung für andere Polymere als Polyethylen oder Polyamid oder seine Verwendung zur Herstellung einer Spinnlösung wurde nicht offenbart.
  • Die Erfindung wird mit den folgenden Figuren veranschaulicht.
  • 1a und 1b zeigen eine schematische Ansicht eines Doppelschneckenextruders.
  • 2a und 2b zeigen ein eingängiges und zweigängiges Transportelement.
  • 3 zeigt das Transportelement mit Mischeigenschaft.
  • 4 zeigt das Mischelement ohne Transport.
  • Eine schematische Abbildung eines Doppelschneckenextruders, wie er in der Erfindung verwendet wird, ist in 1a dargestellt. Das PPTA und/oder das Copolymer davon (a) werden in den Eintrittsabschnitt (Fülltrichter) 1 des Extruders dosiert und zur Zwischenzone 2 transportiert. Schwefelsäure (b) wird in der Zwischenzone 2 und 3 in den Extruder eingespritzt (die Schwefelsäure wird nicht in der Eintrittszone eingespritzt um zu verhindern, dass die Schwefelsäure in den Einfülltrichter zurückfließt, was schwerwiegende Probleme verursachen kann) und zusammen mit dem PPTA-Polymer in den Mischabschnitt 4 transportiert. Im Mischabschnitt 4 werden das PPTA und die Schwefelsäure intensiv vermischt. Das Mischen mit so genannten Mischelementen erzeugt eine große Menge Abwärme, sodass gleichzeitig mit dem Mischvorgang der Lösevorgang stattfindet. Die während des Mischens erzeugte Abwärme und die Löseenergie reichen aus, um den Gesamtvorgang fast vollständig adiabatisch auszuführen. Nachdem das PPTA (oder das Copolymer) gelöst wurde, kann die Lösung entgast werden. Um einen Entgasungsvorgang auszuführen, ist in der negativen Transportzone 5 zunächst eine Produktsperre verwirklicht. Nun kann die Lösung unter niedrigem Druck entgast werden ((c), z. B. bei 40 mbar absolut). Die entgaste Lösung, eine sogenannte Spinnlösung (d), wird vom Druckaufbauabschnitt 6 unter einem bestimmten Druck aus dem Extruder transportiert.
  • Eine schematische Abbildung eines weiteren, in der Erfindung verwendeten Extruders ist in 1b dargestellt. Das PPTA und/oder das Copolymer davon (a) werden in den Eintrittsabschnitt 1 des Extruders dosiert. Schwefelsäure (b) wird in der Eintrittszone in den Extruder eingespritzt und zusammen mit dem PPTA-Polymer zum Mischabschnitt 2 transportiert. Im Mischabschnitt 2 werden das PPTA und die Schwefelsäure intensiv vermischt. Das Mischen durch so genannte Mischelemente erzeugt eine große Menge Abwärme, sodass gleichzeitig mit dem Mischvorgang der Lösevorgang stattfindet. Die während des Mischens erzeugte Abwärme und die Löseenergie reichen aus, um den Gesamtvorgang fast vollständig adiabatisch auszuführen. Nachdem das PPTA (oder das Copolymer) gelöst wurde, kann die Lösung entgast werden. Um einen Entgasungsvorgang auszuführen, ist in der negativen Transportzone 3 zunächst eine Produktsperre verwirklicht. Nun kann die Lösung unter niedrigem Druck entgast werden ((c), z. B. bei 40 mbar absolut). Die entgaste Lösung, eine sogenannte Spinnlösung (d) wird vom Druckaufbauabschnitt 4 unter einem bestimmten Druck aus dem Extruder transportiert.
  • In den 2a und 2b sind Positiv- und Negativförderelemente dargestellt, die in verschiedenen Zonen des Extruders verwendet werden, und zwar:
    • a) In der Eintrittszone des Extruders. Die Förderelemente haben die Aufgabe, das PPTA-Polymer (oder das Copolymer davon) hin zur Mischzone zu transportieren, ohne das Polymer zu verdichten. Das Verdichten des Polymers führt zu Agglomeraten des Polymers, die schwerer zu lösen sind. In dieser Zone können eingängige (2a) und zweigängige (2b) Positivförderelemente mit langer Gewindesteigung verwendet werden.
    • b) In der Produktsperre. Die Förderelemente haben die Aufgabe, eine Barriere zwischen der Mischzone und der Entgasungszone zu bilden. Diese Barriere, Produktsperre genannt, wird durch Negativförderelemente erzielt. Um eine wirksame Produktsperre zu erzielen, sollten Elemente mit kurzer Gewindesteigung verwendet werden, wobei die Länge in Bezug auf die Länge des Extruders als kurz definiert wird. Geeignete Längen liegen im Bereich von etwa 0,5 D bis etwa 0,75 D.
    • c) In der Entgasungszone Die Förderelemente haben die Aufgabe, in der Entgasungszone einen dünnen Film zu erzeugen, was bedeutet, dass die Elemente einen kräftigen Transport gewährleisten sollten. Um einen kräftigen Transport zu erzielen, sollten Elemente mit langer Gewindesteigung verwendet werden. Geeignete Längen liegen zwischen etwa 1,25 D und etwa 3 D mm.
    • d) In der Druckaufbauzone. Die Förderelemente haben die Aufgabe, innerhalb eines kurzen Wegs im Extruder einen festgelegten Duck zu erzeugen. Um diesen Druck wirksam zu erzeugen, sollten die Förderelemente eine kurze Gewindesteigung aufweisen. Geeignete Längen liegen zwischen etwa 0,5 D und etwa 0,75 D mm.
  • In 3 sind transportfreie Elemente dargestellt, die in der Mischzone des Extruders verwendet werden.
  • Die Hauptaufgaben dieser Elemente sind:
    • • das verteilende Mischen von PPTA (oder Copolymer davon) und Schwefelsäure und das Entfernen einer Gelsperrschicht um das Polymerpartikel herum aus niedrig konzentriertem PPTA (oder Copolymer davon) in Schwefelsäure.
    • • das Lösen des PPTA (oder des Copolymers davon) in der Schwefelsäure. Dieser Lösevorgang ist ein diffusionsbezogener Vorgang, der eine gewisse Menge Zeit benötigt.
  • Daher sollten in der Mischzone Mischelemente ohne Transportfunktion verwendet werden.
  • 4 zeigt Elemente mit durchbrochenem Gewindegang, die in der Mischzone des Extruders verwendet werden. Hauptaufgaben dieser Elemente sind:
    • • das Transportieren des PPTA (oder des Copolymers davon)/der Schwefelsäure durch die Mischelemente und durch die Produktsperre.
    • • das verteilende Mischen des PPTA (oder des Copolymers davon) und der Schwefelsäure und das teilweise Entfernen einer Gelsperrschicht um das Polymerpartikel herum aus niedrig konzentriertem PPTA (oder einem Copolymer davon) in Schwefelsäure.
  • Daher müssen in der Mischzone Transportelemente mit durchbrochenem Gewindegang verwendet werden.
  • Der Schneckenaufbau kann mit einer Vielzahl von verschiedenen Elementen konstruiert sein, wie etwa mit Transport-, Misch-, und Knetelementen. Um den Vorgang des Lösens von PPTA oder Copolymer in Schwefelsäure auszuführen, wird folgender Schneckenaufbau bevorzugt:
    Das Eintrittszonenelement weist bevorzugt eine Länge von 1–6 D, bevorzugter 3–6 D auf (D steht für den Durchmesser der Schnecke in mm) und kann eine Länge von bis zu 6–9 D aufweisen und es ist mit Transportelementen ausgestattet, die ein- oder zweigängig sind. In den 2a und 2b sind ein- beziehungsweise zweigängige Konstruktionen dargestellt. Die ein- und zweigängigen Elemente sind allgemein bekannte Förderelemente, die während der Förderung keine Verdichtung des Polymers bewirken.
  • Die Misch- und die Lösezone weisen eine Länge von 15 bis 30 D und bevorzugt von 20 bis 23 D auf und verwenden Elemente ohne Transporteigenschaft (siehe 3, wie etwa die Igel- oder Hedgehogschnecke und/oder das ein-/mehrreihige Zahnmischelement ZME von W&P, der ein-/mehrreihige Zahnblock ZB von Berstorff und das mehrreihige Zahnmischelement BMEL von Clextral) oder mit durchbrochener Transporteigenschaft (siehe 4, Typ SME von W&P oder Typ EAZ-ME von Berstorff). Die Mischelemente ohne Transporteigenschaft sind dadurch gekennzeichnet, dass sie keine Förderung bewirken und dass sie daher vollständig mit dem Produkt gefüllt sind und eine dispersive Mischeigenschaft aufweisen. Die Mischelemente mit durchbrochener Transporteigenschaft weisen einen Kanal mit Fördereigenschaft auf. Diese Elemente weisen eine distributive Mischeigenschaft auf und sind nicht notwendigerweise vollständig gefüllt.
  • Die Produktschleuse zwischen dem Löse- und dem Entgasungsvorgang wurde mit so genannten Negativtransportelementen mit einer Länge von 0,1 bis 10 D, bevorzugt etwa 1 D, konstruiert. Die Negativtransportelemente weisen einen linksdrehenden Kanal auf und bewirken somit einen rückläufigen Transport. Die Entgasungszone weist eine Länge von 2–20 D, bevorzugt 6–8 D, auf und ist mit Transportelementen ausgestattet, um einen dünnen Film für eine kurze Entgasungszeit zu erhalten. Diese Elemente sind Transportelemente mit einer langen Gewindesteigung und einer kräftigen Fördereigenschaft.
  • Die Druckaufbauzone weist eine Länge von etwa 2–20 D, bevorzugt von etwa 6–8 D, auf und ist mit Transportelementen konstruiert. Diese Elemente sind Transportelemente mit kurzer Gewindesteigung (zum Beispiel zwei Gewindegänge über eine Länge von 0,5 D) und einer kräftigen Fördereigenschaft.
  • Das Verfahren der Erfindung beansprucht weniger als 30 Minuten, oftmals zwischen 2 und 10 Minuten und üblicherweise etwa 4–6 Minuten. Wegen der kurzen Verweilzeit tritt kaum eine Zersetzung auf.
  • Die kurzen Lösezeiten sind besonders bei dem Wechsel zu einer anderen Konzentration von Bedeutung, der etwa das Vierfache der Verweilzeit dauert. Somit ist dieses Verfahren mit seinen kurzen Verweilzeiten wirtschaftlich attraktiv, wenn verschiedene Produktarten hergestellt werden. Das Verfahren ist außerdem sehr gut für die Zugabe von Zusatzstoffen zum Polymer oder Copolymer, wie etwa Farbstoffe, Leitmittel, die Reibkraft verändernde Mittel und dergleichen, geeignet. Diese Zusatzstoffe können grundsätzlich an jeder Stelle des Extruders zugegeben werden und bevorzugt am Anfang des Extruders. Feststoffe können zum Beispiel vorteilhaft über den Trichter zugegeben werden. Mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens können alle möglichen PPTA- oder Copolymerkonzentrationen angesetzt werden, da es keine Stufe der Feststofflösung gibt, die bei Verfahren nach dem Stand der Technik bei niedrigen Konzentrationen oder mit Copolymeren viel Off-spec-Material verursacht.
  • Wegen der ausgezeichneten Mischeigenschaft kann das Verfahren im Doppelschneckenextruder auch zum effizienten Mischen von Nanopartikeln in die angesetzte Polymer- oder Copolymerlösung verwendet werden. Die Verwendung von Doppelschneckenextrudern gemäß der Erfindung ermöglicht ein sehr schnelles Lösen von PPTA oder anderen Aramidpolymeren oder -copolymeren in Schwefelsäure und weist ferner den Vorteil auf, dass das Mischen, Entgasen und der Druckaufbau in nur einer Vorrichtung ausgeführt wird und dass jedes beliebige Aramidpolymer oder -copolymer in jeder beliebigen Konzentration verwendet werden kann. Der Vorgang kann unterbrechungsfrei zusammen mit einem Spinnvorgang ausgeführt werden und führt zu einem Produkt mit verbesserten Eigenschaften und verringerter Zersetzung.
  • Des Weiteren sind die Investitionen in die Anlagen für den Lösevorgang insgesamt geringer als die erforderlichen Investitionen für die bekannten Linien, da der Gesamtenergieverbrauch für den gesamten Lösevorgang geringer ist als bei Verfahren nach dem Stand der Technik.
  • Überraschend wurde auch festgestellt, dass Garne, die aus Spinnlösungen gesponnen wurden, die gemäß dem vorliegenden neuen Verfahren hergestellt wurden, bessere mechanische Eigenschaften, wie etwa eine höhere Festigkeit, Reißdehnung und Reißkraft und einen niedrigeren Modul, aufweisen als ähnliche, mit bekannten Spinnlösungen gesponnene Garne. Deshalb ist es ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, Garne mit diesen verbesserten Eigenschaften bereitzustellen.
  • Die Erfindung wird ferner durch die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele veranschaulicht, die lediglich zur Verdeutlichung der Erfindung dienen.
  • Die Dosiersysteme
  • Die Dosierung des PPTA oder Copolymers findet in der Eintrittszone des Extruders (Fülltrichter) statt. Das Dosieren des PPTA wird durch ein so genanntes Differentialwaagensystem (Loss in Weight System) ausgeführt. Da die Löseanlage kaum Pufferkapazität aufweist, sollte das Dosiersystem eine hohe Genauigkeit aufweisen.
  • Das Dosiersystem der Schwefelsäure (H2SO4) wird nach der Eintrittszone des Extruders ausgeführt. Die Dosierung der H2SO4 wird mit einer Zahnradpumpe oder einer 3-köpfigen Tauchpumpe ausgeführt. Der Fluss der H2SO4 wurde mit einer Coriolisröhre mit Rückwärtssteuerung der Pumpfrequenz gemessen, um die erforderlichen Mengen H2SO4 zu dosieren.
  • Da die Löseanlage kaum Pufferkapazität aufweist, sollte das Dosiersystem eine hohe Genauigkeit aufweisen.
  • Das Lösen von PPTA (oder von Copolymer davon) in H2SO4 findet in einem Doppelschneckenextruder statt, der aus einem Material besteht, das gegen Abnutzung und Verschleiß durch den Vorgang resistent ist. Der Schneckenaufbau des Extruders sollte einer Vielzahl von Spezifikationen gerecht werden, d. h.:
    • – der Transport in der Eintrittszone ist derart konstruiert, dass die Transportkapazität für PPTA/H2SO4 ausreicht um zu verhindern, dass H2SO4 in den Fülltrichter des Extruders gerät und dabei schwerwiegende Probleme verursacht;
    • – die Misch-/Lösezone ist derart konstruiert, dass diese Zone vollständig gefüllt wird, um dem Löseprozess ausreichend Zeit einzuräumen, ohne Wärmestaus in diese Zone einzuführen, und um eine maximale Kapazität für das Lösen zu erzielen;
    • – nach der Misch-/Lösezone ist eine Negativtransportzone konstruiert, um zwischen dem Lösen und dem Entgasen eine Produktschleuse zu erzeugen;
    • – die Entgasungszone ist derart konstruiert, dass ein dünner Film der Lösung aus PPTA/H2SO4 erzeugt wird, um die Lösung in einer sehr kurzen Zeit (zum Beispiel 2 bis 8 Sekunden) zu entgasen;
    • – die Druckaufbauzone ist derart konstruiert (d. h. durch die Drehzahl des Extruders und die Länge der Druckaufbauelemente), dass mit einem Standardausgangsdruck diese Zone zu 50% gefüllt wird.
  • Die Erfindung wird durch die folgenden, nicht beschränkenden Beispiele veranschaulicht.
  • ALLGEMEINE VERFAHREN
  • Bestimmung der Feinheit
  • Das beschriebene Verfahren ist zur Bestimmung der Feinheit aller Arten von p-Aramid-Filamentgarnen mit einer nominalen Feinheit (Linear Density, LD) von 200 bis 25.000 dtex geeignet.
  • Prinzip
  • Die Feinheit (LD) wird durch Wiegen einer abgemessenen Länge Garn bestimmt, das in der Form eines Strangs konditioniert ist. Diese Länge Garn wird unter einer festgelegten Spannung gemessen. Die Einheit der Feinheit lautet Dezitex (dtex), wobei ein Dezitex als die Masse von einem Gramm pro 10.000 Metern Länge definiert ist.
  • Verfahren
  • Das Garn wird in einem belüfteten Ofen bei 45 ± 5°C vorgetrocknet. Standardatmosphäre: Temperatur von 20 ± 2°C bei einer relativen Luftfeuchte von 65 ± 2%.
  • Die standardmäßige Vorspannung im Garn während der Wicklung beträgt 5 ± 3,0 mN/tex, berechnet auf der Basis der nominalen Feinheit.
  • Bestimmung der Feinheit
  • Mit Hilfe einer Präzisionsgarnrolle wird unter Vorspannung ein Strang hergestellt. Die Länge L des Strangs, die von der nominalen Feinheit abhängt, ist in der untenstehenden Tabelle angegeben. Tabelle 1: Länge des Strangs
    Nominale Feinheit (dtex) Länge des Strangs (in Metern)
    200–6000 6.000–25.000 20 10
  • Berechnung
  • Die Feinheit (Linear Density, LD) jedes Strangs wird mit folgender Formel berechnet: LD(dtex) = M × 10L wobei:
    • M
    = Masse des Strangs (mg)
    L
    = Länge des Strangs (m)
  • Die Feinheit (LD) wird als der Durchschnitt von n Bestimmungen einschließlich der Standardabweichung sn-1 berechnet. Die Durchschnittswerte werden angegeben als: LD = dtex(sn-1)
  • Bestimmung der Kraft-Dehnungskurve
  • Das Verfahren ist zur Bestimmung der Kraft-Dehnungskurven aller Arten von Twaron-Filamentgarnen mit einer nominalen Feinheit von 200 bis 50.000 dtex geeignet.
  • Prinzip
  • Der (mit einem Schutzdrall versehene) Prüfling wird in die Klammern einer Zugprüfmaschine (Typ CRE) eingespannt, die bis zum Reißen betätigt wird.
  • Die Höchstzugkraft (Breaking Force, BF) und die Reißdehnung (Elongation at Break, EAB) sowie verschiedene andere Zugeigenschaften werden von einem an das Testgerät angeschlossenen Computer ausgegeben.
  • Pneumatisch schließende Klammern:
  • Für Feinheitsgrade bis zu 10.000 dtex werden Klammern mit einer 180°-Umhüllung verwendet, z. B. Instron Kat.-Nr. 2714-032 (ehemals Typ 4D). Die Klammern können für eine größere Klemmkraft mit einem vergrößerten Zylinderdurchmesser ausgestattet sein.
  • Für Feinheitsgrade zwischen 10.000 und 50.000 dtex werden Klammern mit einer 270°-Umhüllung verwendet, z. B. Instron Kat.-Nr. 2714-107. Die Klammerblöcke müssen hochpoliert sein.
  • Der Umfang des einzuführenden Dralls ist mit der folgenden Gleichung gegeben:
    Figure 00110001
    wobei:
    • VT
    = Garndrall
    LD
    = Feinheit in tex
  • Bei Feinheiten über 10.000 dtex muss ein Garndrall (VT) von 30 Touren pro Meter (tpm) eingeführt werden. Das gezwirnte Garn ist auf der Verzwirnungsspule 3 Stunden lang im belüfteten Ofen bei 50 ± 5°C zu trocknen und anschließend mindestens 16 Stunden lang in der Standardatmosphäre (Temperatur von 20 ± 2°C bei einer relativen Luftfeuchte von 65 ± 2%) zu konditionieren. Die Anzahl von Bestimmungen pro Laborprobe beträgt n = 3 (Klammerrisse nicht eingeschlossen).
  • Berechnung
  • Die Reißstärke (Breaking Strength, BS) (N) wird als der Durchschnitt aus n Bestimmungen der Höchstzugkraft BF bestimmt.
  • Die Reißdehnung EAB wird wie folgt berechnet:
    Figure 00110002
    wobei:
    • L0
    = Anfangslänge (mm), Länge bei einer Vorspannung von 20 mN/tex.
    E
    = Ausdehnung (mm) von der Anfangslänge zur Ausdehnung bei Höchstzugkraft.
  • Für den Vorgang aus einer Ausgangsposition mit Durchhang wird die Anfangslänge wie folgt berechnet: L0 = (Ls + D)wobei:
    • Ls
    = Einspannlänge (mm) zu Beginn
    D
    = Verlagerung (mm) der sich bewegenden Klammer aus der Startposition zu der Position, in der die Kraft gleich der angegebenen Vorspannung ist.
  • Die Reißfestigkeit (Breaking Tenacity, BT) wird aus dem gemessenen Wert der Höchstzugkraft BF (N) und dem gemessenen Wert der Feinheit LD (dtex) nach folgender Formel berechnet: BT(mN/tex) = BF(N)LD(dtex) × 104
  • Der Sehnenmodul (Chord Modulus, CM) in einer Kraft-Dehnungskurve ist das Verhältnis der Kraftänderung zur Dehnungsänderung zwischen zwei angegebenen Punkten auf der Kurve. Die Formel für eine CMA-Berechnung lautet wie folgt:
    Figure 00120001
    wobei:
    • F1
    = Kraft in N für Punkt 1, der 400 mN/tex entspricht
    F2
    = Kraft in N für Punkt 2, der 300 mN/tex entspricht
    E1
    = Dehnung in % bei F1
    E2
    = Dehnung in % bei F2
    LD
    = Feinheit in dtex
  • Um den Sehnenmodul in GPa zu erhalten, ist der Wert in N/tex mit der Dichte (D) in g/cm3 zu multiplizieren. CMA(GPa) = CMA(N/tex) × D(g/cm3)
  • Aus den Ergebnissen der n Bestimmungen wird der Durchschnitt gebildet und die entsprechende Standardabweichung sn-1 berechnet und als BS = N(sn-1) protokolliert.
  • Beispiel 1
  • In den Doppelschneckenextruder wurden 17 Gewichtsanteile PPTA dosiert. 83 Gewichtsanteile H2SO4 wurden in den Doppelschneckenextruder eingespritzt (nach dem zweiten Zylinder). Die Schwefelsäure wies eine Reinheit von 99,8% auf. Die Extrudergeschwindigkeit betrug etwa 250 U/min. Das Vakuum für die Entgasung betrug 40 mbar (absoluter Druck). Der Extruderausgangsdruck betrug 40 bar. Die Lösekapazität betrug 30 kg/h. Die Temperatur des Lösevorgangs betrug 85°C. Die mechanischen Eigenschaften sind folgende (Tabelle 2): Tabelle 2
    Feinheit Reißfestigkeit Reißdehnung Modul CMA 300400 ToAR
    [dtex] [mN/tex] [%] [GPa] [J/g]
    965 2201 4,20 69,8 46,4
    967 2177 4,2 69,4 46
    1365 2159 4,51 63,0 48,7
    1369 2158 4,53 61,6 48,7
    1370 2165 4,48 63,6 48,4
    1612 2001 4,3 59,7 43
    1699 2064 4,63 56,0 47,2
    1697 2012 4,50 56,6 44,7
    2077 1936 4,69 52,6 44,9
    2087 1955 4,68 52,9 45,4
    2088 1931 4,68 52,55 45,0
    2089 1931 4,61 52,9 43,9
  • Beispiel 2
  • In den Doppelschneckenextruder wurden 19,5 Gewichtsanteile PPTA dosiert. 81,5 Gewichtsanteile H2SO4 (Kapazität 28,2 kg/h) wurden in den Doppelschneckenextruder eingespritzt (nach dem zweiten Zylinder). Die Extrudergeschwindigkeit betrug etwa 250 U/min. Das Vakuum für die Entgasung betrug 40 mbar (absoluter Druck). Der Extruderausgangsdruck betrug 40 bar. Die Temperatur des Lösevorgangs betrug 85°C. Die mechanischen Eigenschaften sind folgende (Tabelle 3): Tabelle 3
    Feinheit Reißfestigkeit Reißdehnung Modul CMA 300400 ToAR
    [dtex] [mN/tex] [%] [GPa] [J/g]
    951 2507 3,72 83,6 45,0
    953 2531 3,74 84,5 45,7
    1376 2365 3,75 77,2 42,6
    1375 2412 3,84 76,7 44,3
    1369 2449 3,79 80,6 45,0
    1675 2372 3,96 73,8 45,4
    1694 2312 3,93 70,1 43,2
    1680 2395 3,99 73,6 46,0
    2111 2340 4,10 67,7 45,5
    2096 2348 4,19 66,0 46,5
    2098 2345 4,11 67,8 45,6
  • Vergleichsbeispiel 3
  • 19,5 Gewichtsanteile PPTA und 81,5 Gewichtsanteile H2SO4 wurden gelöst und gemäß dem Verfahren nach dem Stand der Technik gesponnen (gelöst in H2So4-Eis). Die mechanischen Eigenschaften sind folgende (Tabelle 4): Tabelle 4
    Feinheit Reißfestigkeit Reißdehnung Modul CMA 300400 ToAR
    [dtex] [mN/tex] [%] [GPa] [J/g]
    950 2360 3,7 82 41
    1370 2350 3,7 82 42
    1680 2340 3,9 72 43
    2100 2310 4,1 66 44
  • In Diagramm 1 ist der Unterschied zwischen den vorliegend beanspruchten Garnen und den Garnen nach dem Stand der Technik graphisch dargestellt.
  • Beispiel 4
  • In den Doppelschneckenextruder wurden 19 Gewichtsanteile PPTA/NDC-Copolymer (30% NDC = 2,6-Naphthalendicarbonsäuredichlorid) dosiert. 81 Gewichtsanteile H2SO4 wurden in den Doppelschneckenextruder eingespritzt (nach dem zweiten Zylinder). Die Schwefelsäure wies eine Reinheit von 99,8% auf. Die Extrudergeschwindigkeit betrug etwa 250 U/min. Das Vakuum für die Entgasung betrug 40 mbar (absoluter Druck). Der Extruderausgangsdruck betrug 30 bar. Die Lösekapazität betrug 30 kg/h. Die Temperatur des Lösevorgangs betrug 85°C.
  • Die mechanischen Eigenschaften sind folgende (Tabelle 5): Tabelle 5
    Feinheit Reißfestigkeit Reißdehnung Modul CMA 300400 ToAR
    [dtex] [mN/tex] [%] [GPa] [J/g]
    1954,6 1951 4,74 75,6 48,2
    1968,5 1917 4,68 76,2 47,1
    1940,1 2005 4,70 77,8 48,8
    1740,9 2026 4,53 81,8 47,9
  • Beispiel 5
  • In den Doppelschneckenextruder wurden 19 Gewichtsanteile PPTA/DABPI-Copolymer (10% DAPBI = 5(6)-Amino-2-para-aminophenylbenzimidazol) dosiert. 81 Gewichtsanteile H2SO4 wurden in den Doppelschneckenextruder eingespritzt (nach dem zweiten Zylinder). Die Schwefelsäure wies eine Reinheit von 99,8% auf. Die Extrudergeschwindigkeit betrug etwa 250 U/min. Das Vakuum für die Entgasung betrug 40 mbar (absoluter Druck). Der Extruderausgangsdruck betrug 60 bar. Die Lösekapazität betrug 30 kg/h. Die Temperatur des Lösevorgangs betrug 85°C. Die mechanischen Eigenschaften sind folgende (Tabelle 6): Tabelle 6
    Feinheit Reißfestigkeit Reißdehnung Modul CMA 300400 ToAR
    [dtex] [mN/tex] [%] [GPa] [J/g]
    1789,5 2057 3,87 85,4 42
    1481,0 2051 3,849 86,4 41,1
    1283,5 2050 3,70 90,3 39,5
    1777,7 1998 3,848 85,6 40,5
  • Beispiel 6
  • In einen 20-mm-Doppelschneckenextruder (40 D) wurden 18 Gewichtsanteile PPTA/DABPI-Copolymer (50% DAPBI) dosiert. 82 Gewichtsanteile Schwefelsäure wurden nach 95 mm (= 4,75 D) in den Doppelschneckenextruder eingespritzt. Die Schwefelsäure wies eine Reinheit von 99,8% auf. Die Extrudergeschwindigkeit betrug 300 U/min. Das Vakuum für die Entgasung betrug 50 mbar (absoluter Druck).
  • Der Extruderausgangsdruck betrug etwa 50 bar. Die Lösekapazität betrug 900 g/h.
  • Die Temperatur des Lösevorgangs betrug 90°C. Die mechanischen Eigenschaften sind folgende (Tabelle 7): Tabelle 7
    Feinheit Reißfestigkeit Reißdehnung Modul CMA 300400 ToAR
    [dtex] [mN/tex] [%] [GPa] [J/g]
    113 1404 5,5 43 40
    112 1377 5,3 45 38
    111 1379 5,2 46 38
    112 1399 5,4 46 39
    77 1346 4,6 60 33
    77 1388 4,7 60 35
  • Beispiel 7
  • In einen 20-mm-Doppelschneckenextruder (40 D) wurden 17 Gewichtsanteile PPTA/DABPI-Copolymer (70% DAPBI) dosiert. 83 Gewichtsanteile Schwefelsäure wurden nach 95 mm (= 4,75 D) in den Doppelschneckenextruder eingespritzt. Die Schwefelsäure wies eine Reinheit von 99,8% auf. Die Extrudergeschwindigkeit betrug 300 U/min. Das Vakuum für die Entgasung betrug 50 mbar (absoluter Druck). Der Extruderausgangsdruck betrug etwa 20 bar. Die Lösekapazität betrug 1400 g/h. Die Temperatur des Lösevorgangs betrug 110°C. Die mechanischen Eigenschaften sind folgende (Tabelle 8): Tabelle 8
    Feinheit Reißfestigkeit Reißdehnung Modul CMA 300400 ToAR
    [dtex] [mN/tex] [%] [GPa] [J/g]
    193 154 611 790 3,4 6,2 30 15 14 29
  • Beispiel 8
  • In einen 20-mm-Doppelschneckenextruder (40 D) wurden 19 Gewichtsanteile PPTA/NDC-Copolymer (30% NDC) dosiert. 81 Gewichtsanteile Schwefelsäure wurden nach 95 mm (= 4,75 D) in den Doppelschneckenextruder eingespritzt. Die Schwefelsäure wies eine Reinheit von 99,8% auf. Die Extrudergeschwindigkeit betrug 300 U/min. Das Vakuum für die Entgasung betrug 50 mbar (absoluter Druck). Der Extruderausgangsdruck betrug etwa 36 bar. Die Lösekapazität betrug 1500 g/h. Die Temperatur des Lösevorgangs betrug 80°C. Die mechanischen Eigenschaften sind folgende (Tabelle 9): Tabelle 9
    Feinheit Reißfestigkeit Reißdehnung Modul CMA 300400 ToAR
    [dtex] [mN/tex] [%] [GPa] [J/g]
    117 1822 3,9 93 39
    106 1835 3,9 95 39
    101 1808 3,9 85 38
    93 1854 3,8 98 39
    77 1852 3,6 103 37
    64 1767 3,3 103 33
  • Beispiel 9
  • In einen 20-mm-Doppelschneckenextruder (40 D) wurden 19 Gewichtsanteile PPTA/NDC-Copolymer (50% NDC) dosiert. 81 Gewichtsanteile Schwefelsäure wurden nach 95 mm (= 4,75 D) in den Doppelschneckenextruder eingespritzt. Die Schwefelsäure wies eine Reinheit von 99,8% auf. Die Extrudergeschwindigkeit betrug 300 U/min. Das Vakuum für die Entgasung betrug 50 mbar (absoluter Druck). Der Extruderausgangsdruck betrug etwa 36 bar. Die Lösekapazität betrug 1500 g/h. Die Temperatur des Lösevorgangs betrug 80°C. Die mechanischen Eigenschaften sind folgende (Tabelle 10): Tabelle 10
    Feinheit Reißfestigkeit Reißdehnung Modul CMA 300400 ToAR
    [dtex] [mN/tex] [%] [GPa] [J/g]
    115 1601 3,7 87 32
    103 1653 3,6 88 32
    93 1634 3,5 94 32
    88 1618 3,4 95 31
    77 1581 3,2 98 28
  • Beispiel 10
  • In einen 20-mm-Doppelschneckenextruder (40 D) wurden 19 Gewichtsanteile PPTA/NDC-Copolymer (70% NDC) dosiert. 81 Gewichtsanteile Schwefelsäure wurden nach 95 mm (= 4,75 D) in den Doppelschneckenextruder eingespritzt. Die Schwefelsäure wies eine Reinheit von 99,8% auf. Die Extrudergeschwindigkeit betrug 300 U/min. Das Vakuum für die Entgasung betrug 50 mbar (absoluter Druck). Der Extruderausgangsdruck betrug etwa 35 bar. Die Lösekapazität betrug 1500 g/h. Die Temperatur des Lösevorgangs betrug 80°C. Die mechanischen Eigenschaften sind folgende (Tabelle 11): Tabelle 11
    Feinheit Reißfestigkeit Reißdehnung Modul CMA 300400 ToAR
    [dtex] [mN/tex] [%] [GPa] [J/g]
    113 1463 3,5 88 29
    103 1454 3,4 88 27
    101 1444 3,2 94 26
    73 1448 3,0 102 25
    83 1444 3,2 96 26
    73 1025 2,4 82 14

Claims (10)

  1. Verfahren zum Lösen von PPTA oder Copolymeren davon in Schwefelsäure mit Hilfe eines Doppelschneckenextruders mit Transport-, Misch- und Knetelementen, umfassend eine Eintrittszone, eine Zwischenzone, eine Mischzone, eine negative Transportzone, eine Entgasungszone und eine Druckaufbauzone, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: • Transportieren von PPTA oder Copolymeren davon in die Eintrittszone mit einer Transportkapazität, die gering genug ist, um den Eintritt von Schwefelsäure in die Eintrittszone zu verhindern, • Einführen von Schwefelsäure in die Eintrittszone oder in die Zwischenzone, • Im Wesentlichen vollständiges Füllen der Mischzone, um ausreichend Zeit zum Mischen und Lösen von PPTA oder dessen Copolymeren in der Schwefelsäure zur Verfügung zu stellen, um eine Lösung von PPTA oder Copolymeren davon in Schwefelsäure zu erhalten, • Erzeugen einer negativen Transportzone nach der Mischzone, um eine Produktsperre zwischen der Mischzone und der Entgasungszone zu erhalten, • Erzeugen eines dünnen Films aus der Lösung von PPTA oder Copolymeren davon in Schwefelsäure in der Entgasungszone, um die Lösung zu entgasen, • Eintritt der Lösung in die Ausgangsdruckaufbauzone, sodass die Lösung diese Zone teilweise füllt und den Doppelschneckenextruder verlässt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verweilzeit des PPTA oder des Copolymers davon in dem Doppelschneckenextruder weniger als 30 Minuten beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Verweilzeit des PPTA oder des Copolymers davon in dem Doppelschneckenextruder zwischen 4 und 6 Minuten beträgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Eintrittszone eine Länge von 3 bis 6 D aufweist, wobei D für den Durchmesser der Schnecke in Millimeter steht, und mit einem eingängigen oder zweigängigen Transportelement ausgestattet ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Mischzone eine Länge von 20 bis 23 D aufweist und mit Mischelementen mit und ohne Transporteigenschaft ausgestattet ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die negative Transportzone negative Transportelemente mit einer Länge von etwa 1 D aufweist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Entgasungszone eine Länge von 6 bis 8 D aufweist und mit Transportelementen ausgestattet ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Druckaufbauzone eine Länge von 2 bis 20 D aufweist und mit Förderelementen mit einer kurzen Gewindesteigung von 0,5 bis 0,75 D ausgestattet ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das PPTA oder das Copolymer davon mit Nanopartikeln und Schwefelsäure gemischt wird oder bei dem die Lösung von PPTA oder dessen Copolymer in Schwefelsäure mit Nanopartikeln gemischt wird.
  10. Garn, das aus einer Spinnlösung gesponnen wird, die mit Hilfe des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 erhalten wird, wobei das Garn eine verbesserte Festigkeit, Dehnung und/oder Reißkraft im Vergleich zu Garnen aufweist, die aus Spinnlösungen nach dem Stand der Technik hergestellt sind.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8377355B2 (en) 2006-09-08 2013-02-19 Kolon Industries, Inc. Method of manufacturing aramid filament
US8501071B2 (en) 2006-11-21 2013-08-06 Teijin Aramid B.V. Method for obtaining high-tenacity aramid yarn
MY148337A (en) * 2007-02-03 2013-03-29 Teijin Aramid Bv Method for dissolving aramid polymer in sulfuric acid using a double shaft kneader
CH700932B1 (de) * 2007-05-14 2010-11-15 List Holding Ag Verfahren und Anlage zum Herstellen einer Spinnlösung für die Herstellung einer Polymerfaser.
JP2011518908A (ja) 2008-04-25 2011-06-30 テイジン・アラミド・ビー．ブイ． 架橋結合アラミドポリマー
DE102009013418A1 (de) * 2009-03-18 2010-09-23 Bayer Technology Services Gmbh Verfahren zur Dispersion von Nanopartikeln in fluiden Medien
DE102009036915A1 (de) * 2009-08-11 2011-02-24 List Holding Ag Verfahren zum Behandeln eines Monomers, Pre-Polymers, Polymers oder einer entsprechenden Mischung
CN102268743B (zh) * 2011-05-06 2013-04-03 上海舟汉纤维材料科技有限公司 一种高效溶解聚对苯二甲酰对苯二胺树脂的装置和它的方法
CN102795589A (zh) * 2012-09-01 2012-11-28 王永 充绒机
CN103014881A (zh) * 2012-12-31 2013-04-03 东华大学 控制ppta树脂溶解过程中分子量降解的装置及方法
CN105696104B (zh) * 2016-04-21 2018-01-16 中芳特纤股份有限公司 一种黑色系对位芳纶纤维的制备方法
CN109295506B (zh) * 2018-09-13 2020-07-28 清华大学 一种对位芳纶纺丝原液配制系统及其配制方法
DE102019119533B3 (de) * 2019-07-18 2020-09-24 Gneuss Gmbh Extruder zur viskositätserhöhenden Aufbereitung von aufschmelzbaren Polymeren

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR860001141B1 (ko) * 1984-06-29 1986-08-16 한국과학기술원 전방향족 폴리아미드와 방향족-지방족 규칙 배열 코폴리아미드로 구성된 고분자 혼성체 섬유의 제조 방법
NL8500429A (nl) 1984-09-28 1986-04-16 Stamicarbon Werkwijze voor het bereiden van hoogverstrekbare polymere gelvoorwerpen.
JPS61233058A (ja) * 1985-04-10 1986-10-17 Asahi Chem Ind Co Ltd ド−プの調製法
AU671627B2 (en) * 1992-05-28 1996-09-05 Akzo N.V. Para-aramide dope of low degree of polymerization, para-aramide fiber and para-aramide pulp produced therefrom and processes for producing the same
JPH08245799A (ja) * 1995-03-08 1996-09-24 Tonen Chem Corp ポリオレフィン溶液の製造方法
DE19514145A1 (de) * 1995-04-15 1996-10-17 Basf Ag Verfahren zur Herstellung eines Polyamids auf der Basis einer Dicarbonsäure und eines Diamins
NL1000276C2 (nl) * 1995-05-02 1996-11-05 Akzo Nobel Nv Werkwijze ter vervaardiging van vezels uit poly(p-fenyleen- tereftaalamide).
JP4105814B2 (ja) * 1999-01-19 2008-06-25 東洋スチレン株式会社 熱可塑性樹脂組成物の製造方法
JP3662805B2 (ja) * 1999-03-29 2005-06-22 株式会社神戸製鋼所 ポリエステル系樹脂の連続混練方法及び連続混練装置
EP1461390A1 (de) * 2002-04-01 2004-09-29 Carbon Nanotechnologies, Inc. Aus einwandigen kohlenstoffnanoröhren und aromatischem polyamid zusammengesetztes material und verfahren zum herstellen dieses materials
EP1435407A1 (de) * 2003-01-02 2004-07-07 Teijin Twaron B.V. Mit einer leitfähigen Ausrüstung versehenes Aramidgarn
CN1256474C (zh) * 2003-12-10 2006-05-17 中国石化仪征化纤股份有限公司 聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的制造方法

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