DE930278C - Verfahren zur Herstellung von orientierten Faeden oder Stapelfasern aus polymerem ªŠ-Caprolactam - Google Patents

Description

Das durch Polymerisation von ε-Caprolactam erhaltene spinnbare Polyamid enthält normalerweise etwa 9 bis 13Ύ0 wasserlösliche Anteile, bestehend aus monomerem, di- und trimerem Lactam. Diese ndedrigmolekuiliaren Substanzen können bei der Aufarbeitung und Weiterbehandlung der Spinnfasern, insbesondere beim Streckprozeß stören. Deshalb hat man versucht, wenigstens das flüchtige Monomere durch Abdestillieren im Vakuum aus der Polyamidschmelze zu entfernen. Da sich jedoch bei der Temperatur der Schmelze (etwa 265 °) verhältnismäßig rasch wieder ein Gleichgewicht zwischen Monomeren, Niedrigpolymeren und Hochpolymeren einstellt, so kann sich schon auf dem Wege zur Spinndüse wieder 3 bis 4% Monomer es nachbilden. Die dann in der Schmelze im Augenblick der Fadenbildung vorhandene Menge an niedrigmolekuiaren Substanzen stört zwar bei der orientierenden Verstreckung der Fäden noch nicht, muß aber doch später zur Verbesserung der Lagerbeständigkeit aus der fertigen Kunstseide bzw. Kunstfaser herausgewaschen werden. Bei Kunstseide geschieht diese Entfernung bisher durch eine Druck- oder Saugwaschbehandlung des bereits verstreckten Materials auf gelochten Spulen. Hierbei findet gleichzeitig eine Fixierung statt. Je nach Stärke der Wicklung schrumpft die Kunstseide beim Trocknen auf den Spulen unterschiedlich, so daß unerwünschte Schwankungen in der Dehnbarkeit auftreten können.

Nach einer anderen bekannten Arbeitsweise werden die niedrigmolekularen Anteile aus dem stückigen Polymerisat durch gründliches Auskochen mit Wasser entfernt. In der Zeit zwischen Aufschmelzen und Verspinnen erfolgt aber auch hier Neubildung von Monomerem, so daß auf das Auswaschen der fertigen gestreckten Kunstfaser oder -fäden ebenfalls nicht verzichtet werden kann.

Werden lactamhaltige, unverstreckte Fäden aus ίο polymerem ε-Caprolactam in der für die Herstellung von Kunstseide oder Fasern üblichen Stärke, z. B. in Einzelfaserstärke unter 120 den. mit Wasser behandelt, so geht die zunächst vorzügliche Reckbarkeit weitgehend verloren. Das ist schon dann der Fall, wenn der Faden an der Spinnmaschine ungleichmäßig mit einer wäßrigen Flüssigkeit behandelt wird.

Es wurde nun gefunden,, daß die Extraktion der wasserlöslichen Anteile aus den unter den üblichen Bedingungen gesponnenen Polyamidfäden ohne Schaden für den Streckprozeß auch in unorientiertem Zustand erfolgen kann, wenn man den mit einem Präparationsmittel versehenen Faden so konditioniert, daß ein Gleichgewichtszustand mit einem Wassergehalt von etwa 4 bis 5,5% sich einstellt. Man erreicht dies, wenn man den Faden in einem Klimaraum bei einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 55 und 70% und bei einer Raumtemperatur zwischen 17 und 26⁰ zum Ausgleich bringt. Es ist zweckmäßig, die Feuchtigkeit möglichst bei 60%, die Raumtemperatur bei 19 bis 20⁰ zu halten. Es ist indessen nidht notwendig, bei der Trocknung des Fadens vor der Einstellung des Konditioniergleichgewichtes im genannten Temperaturgebiet auf höhere Temperaturen zu verzichten. Man kann auch, und dieser Befund ist ebenfalls neu und überraschend, den nassen, gequollenen Faden bei höherer Temperatur, z. B. bei 80 bis 85° vortrocknen, gegebenenfalls auch übertrocknen, und ihn dann im beanspruchten Klimagebiet, z. B. bei 20° und 60% relativer Luftfeuchtigkeit zum Ausgleich bringen, ohne daß die Orientierbarkeit durch Streckung merklich geschädigt würde. Man 'kann ferner, wie weiter noch gefunden wurde, das Auswaschen der niedrigmoldkularen Anteile bei wesentlich höherer Temperatur als 50⁰ vornehmen, z. B. zwischen 80 und ioo°, wodurch der Waschprozeß eine erhebliche Beschleunigung erfährt.

Diese neuen Erkenntnisse sind sehr bemerkenswert, denn man hat bisher geglaubt, daß eine aus-• giebige Naßbehandlung von monomeres Caprolactam enthaltenden Fäden eine gewisse Fixierung (Kristallisation) bewirken würde, und auf diese die bisher beobachteten Schwierigkeiten zurückgeführt. Schließlich ist noch hervorzuheben, daß bei der hier vorgeschlagenen Heißnaßbehandlung der unverstreckten Fäden die Entfernung des Monomeren und der Niedrigpolymeren nicht nur rascher, sondern auch vollständiger gelingt als an gestrecktem Material, besonders wenn die Naßbehandlung spannungslos erfolgt, z. B. an Fadenwickeln in Kranzform. Die erfindungsgemäß behandelte Kunstseide verhält sich deshalb in bezug auf Lichtbeständigkeit, die bekanntlich durch niedrigmolekulare Verunreinigungen beeinträchtigt wird, besonders günstig.

Auch sonst ergeben sich durch das Verfahren der Erfindung wesentliche technische Vorteile. So braucht man nicht mehr so großen Wert darauf zu legen, daß der Gehalt an niedrigpolymeren Anteilen im primären Spinnfaden unter einer bestimmten Grenze bleibt. Da der Waschvorgang dem Streckprozeß vorausgeht, kann man jetzt die Spinnfäden schon beim Spinnprozeß auf gelochte, für die Nachbehandlung geeignete Spulen aufbringen und sie

— wenigstens bei gröberem Einzeltiter, z.B. bei monofilen oder bifilen Erzeugnissen mit Einzeltitern zwischen 10 und 20 den. in gestrecktem Zustand — ohne Umspulen oder Vorzwirnen naß behandeln. Kunstseidenfäden mit größerer Anzahl von Einzelkapillaren werden zweckmäßig beim Vorzwirnprozeß auf gelochte Spulen aufgebracht und dann auf diesen ausgewaschen. Sowohl vorgedrehte¹ Kunstseide wie ungedrehte monofile Fäden kann man auch von den Spulen abnehmen und sie spannungslos im Kranz naß behandeln. Der Extraktionsprozeß verläuft in diesem Falle besonders rasch und gleichmäßig. Mit der Wäsche, besonders in losem Zustand, kann auch ein Färbeprozeß, z. B. mit Acetatfarbstoffen oder Säurefarbstoffen verbunden werden. Da das ungestreckte Material

— namentlich solange es monomeres Lactam als Quellmittel enthält — eine wesentlich höhere und qualitativ weiter reichende Farbaffinität zeigt als das verstreckte, so lassen sich auch Farbstoffe, z. B. substantive, verwenden, die normalerweise nicht oder nicht ohne weiteres brauchbar sind. Außerdem führt die Verstreckung nach der Färbung zu besonders guten Naßechtheiten. Sehr wichtig ist schließlich noch, daß die erfindungsgemäß vorgewaschene Kunstseide vor dem Streckprozeß praktisch beliebig lange liegenbleiben kann, während lactamhaltiges Material schon nach verhältnismäßig ■kurzer Zeit in feuchter Luft an Streckbarkeit verliert.

Auch in der textlien Aufarbeitung der Polyamidseide ergeben sich Vereinfachungen, z. B. kann auf einen Umspulprozeß auf perforierte Auswaschspulen in Verbindung mit einem Nachzwirnen verzichtet werden. Da die gestreckte Kunstseide keine no Naßbehandlung mehr benötigt, ist die Dehnbarkeit über die ganze Länge des Fadens sehr gleichmäßig, während das bisher übliche Verfahren des Auswaschens auf gelochter Spule nach dem Strecken zu Dehnungsschwankungen infolge von S chrumpfungsdifferenzen führen kann. Die nach dem Verfahren hergestellte Polyamidkunstseide eignet sich deshalb sehr gut zur Herstellung von Strümpfen.

Eine Fixierung des Dralles durch Dämpfen nach dem Zwirnen kann vorgenommen werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Dämpfen entbehrlich ist, wenn der fertige Faden nur eine niedrige Drehung, z. B. 80 bis 150 Drehungen/m aufweist.

Zum Auswaschen des Monomeren und der Niedrigpolymeren dient im allgemeinen Wasser, es können aber auch andere Flüssigkeiten verwendet

werden, ζ. Β. Salzlösungen, wie Kochsalzlösung, ferner Lösungen, die geringe Mengen eines Alkalis enthalten. Durch Alkalizusatz wird die Beseitigung von Präparationsresten und von die Lichtbeständigkeit schwächenden Verunreinigungen in der Kunstseide selbst gefördert, und etwa vorhandene Reste von sauren Beschleunigern, z. B. Chlorwasserstoff, werden entfernt.
Die Auswaschflüssigkeit kann auch das Präparationsmittel für die Kunstseide bereits enthalten. Im allgemeinen ist es jedoch vorzuziehen, nach der Waschflotte, aus der Caprolactam und Niedrigpolymere wiedergewonnen werden, ein besonderes Präparationsbad folgen zu lassen. Das Präparationsmittel enthält zweckmäßig hygroskopische Bestandteile, um die im Gleichgewicht vorhandene Feuchttigkeitsmenge zu steigern und um im Falle einer starken Vortrocknung die Feuchtigkeitsaufnahme zu beschleunigen. Vorteilhaft verwendet man als hygroskopische Mittel Seifen, z. B. Ammoniumoleat oder Mischungen aus Ammoniumoleat und Triäthanolaminoleat, gegebenenfalls in Verbindung mit Mineralölen.

Beispiel 1

Eine Schmelze aus polymerem ε-Caprolactam, Polymerisationsgrad 205, die neben Polyamid 12% wasserlösliche Substanz enthält, wird durch eine Düse mit 50 Loch vom Durchmesser 0,25 mm zu einem Fadenbündel vom Gesamttiter 550 den. versponnen. Die mit 50 Drehungen/m vorgezwirnte Kunstseide wird in Form eines losen Zwirnkranzes ι Stunde lang mit Wasser von 96⁰ gewaschen. Anschließend wird geschleudert und mit einer 6°/oigen wäßrigen Lösung von Ammoniumoleat, in der 7% Olein emulgiert sind, präpariert. Die gewaschenen und präparierten Zwirnkränze, die jeweils 250 g wiegen, werden nun 36 Stunden lang in einem Klimaraum bei 60 °/o relativer Luftfeuchtigkeit und 20° verhängt. Der Faden wird dann im Verhältnis ι : 4 verstreckt und anschließend noch auf 140 Drehungen/m nachgedreht.

Die Festigkeit einer in dieser Weise hergestellten, zur Verarbeitung auf Strümpfe bestimmten Kunstseide betrug 400 g/100 den. bei einer Bruchdehnung von 20,5 %. Beim Einbringen in kochendes Wasser schrumpfte die Kunstseide nur 4,5 %>.

An Stelle der genannten Präparation kann auch eine Emulsion, bestehend aus· 6 Teilen Ammoniumoleat und 13 Teilen Spindelöl, verwendet werden.

Beispiel 2

Nach dem Rostspinnverfahren aus mit Wasser gründlich ausgekochtem polymerem Caprolactam gewonnene ungereckte Kunstseide vom Titer 600 den. mit 40 Einzelfäden und einem Gehalt an Wasserlöslichem von 4,5 °/o wurde doubldert und dann auf einer Ringzwirnmaschine mit 60 Drehungen/m verzwirnt. Die Seide wurde dann in Form eines Spulkranzes 1 Stunde lang bei 95° gewaschen, dann geschleudert, wie oben präpariert und nun 24 Stunden bei 60% relativer Luftfeuchtigkeit und 20° bis zum völligen Ausgleich verhängt. Die Kunstseide konnte nun ohne Fadenbruch im Verhältnis ι : 4,6 verstreckt werden. Die Festigkeit der auf 140 Drehungen/m nachgedrehten Fäden betrug 640 g/100 den. bei einer Bruchdehnung von 14,5%.

Beispiel 3

Eine wie in Beispiel 2 nach dem Rostspinnverfahren erhaltene, in Kranzform gewaschene und präparierte, aber noch nicht orientierte Polyamidkunstseide wurde 6 Stunden im Trockenschrank bei 85 ° getrocknet. Anschließend wurde sie 36 Stunden lang im Klimaraum bei 6o°/o relativer Luftfeuchtigkeit und 20⁰ zum Ausgleich gebracht. Sie ließ sich dann ebenfalls ohne Fadenbruch im Verhältnis 1 : 4,6 verstrecken.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Verfahren zur Herstellung von orientierten Fäden oder Stapelfasern aus polymerem ε-Caprolactam, dadurch gekennzeichnet, daß man die frisch gesponnenen unverstreckten Fäden mit über 50⁰, vorzugsweise mit 80 bis ioo° warmen wäßrigen Mitteln gründlich auswäscht, gegebenenfalls in einem besonderen Arbeitsgang präpariert und das präparierte Material schließlich vor der Verstreckung bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 55 bis 70% und einer Temperatur zwischen 17 und 26⁰ konditioniert.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit dem Waschprozeß eine Färbebehandlung erfolgt.
3. 3. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswaschung spannungsfrei, vorzugsweise an Kranzwickeln vorgenommen wird.
4. 4. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Auswaschen aufgebrachte Präparation hygroskopische Bestandteile, insbesondere Seifen, enthält.

   Angezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 491 in.

   509525 7.55