DE2736302C3

DE2736302C3 - Verfahren zur Herstellung von Polypyrrolidonfäden

Info

Publication number: DE2736302C3
Application number: DE2736302A
Authority: DE
Inventors: A. Charles Birmingham Ala. Tanquary
Original assignee: Chevron Research Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1976-08-16
Filing date: 1977-08-12
Publication date: 1982-05-19
Also published as: IT1083938B; NL173289B; DE2736302B2; JPS5527170B2; FR2362221A1; FR2362221B1; BR7705392A; DE2736302A1; JPS5324420A; NL7708403A; ES461615A1; CA1094716A; US4094945A; GB1558639A; BE857016A; NL173289C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polypyrrolidonfäden durch Verspinnen einer Lösung von Polypyrrolidon in Ameisensäure und einem flüchtigen Verdünnungsmittel unter Extrudieren durch eine Spinndüse.

Das Polymer wird durch alkalisch katalysierte Polymerisation von 2-Pyrrolidon (vgl. US-PS 37 21 652) hergestellt und es ist bekannt, es durch Extrudieren von mit mehreren Bohrungen ausgestatteten Spinndüsen zu Fäden zu verspinnen. Das Schmelzspinnen wird durch Extrudieren des Polymeren im geschmolzenen Zustand erreicht, wobei jedoch das Polymer bei Schmelztemperaturen zum Abbau neigt und sich zum Monomeren zurückbildet. Es sind noch einige andere Spinnverfahren zumindest hypothetisch zum Spinnen von Polypyrrolidon anwendbar, sie hängen jedoch von der Extrudierung einer Polymerlösung ab. Beim Trockenspinnen wird eine Polymerlösung in eine Erwärmungszone extrudiert, in der das Lösungsmittel verdunstet und aus der die Fäden oder Fasern aufgenommen werden. Beim Naßspinnen wird eine Polymerlösung in ein Flüssigkeitsbad extrudiert, in dem das Lösungsmittel wenigstens zum Teil vom Faden entfernt wird und aus dem die Fäden aufgenommen werden.

Das Naßspinnen wird bei viel niedrigeren Temperaturen durchgeführt als das Trockenspinnen. In dem nur wenig angewandten »Lücken«spinnen wird eine Lösung des Polymers, die ein verflüchtigendes Verdünnungsmittel enthält, in eine erwärmte Zone extrudiert. Hierbei verflüchtigt sich das Verdünnungsmittel in der »Lücke« zwischen der Spinndüse und einem Flüssigkeitsbad. Normalerweise werden beträchtliche Mengen Lösungsund Verdünnungsmittel vom Faden im Flüssigkeitsbad

entfernt, und der Faden wird dann eingesammelt Die

Trocken-, Naß- und Lückenspinnverfahren werden nachstehend als »Lösungsspinnverfahren« bezeichnet Einschlägige Veröffentlichungen über das Verspinnen von faserbildenden Polymeren sind dem ersten Band »Man-Made Fibers, Science and Technology«, von H. F.

Mark et al. Ed, Interscience Publ, New York, 1967, zu entnehmen.

In den US-PSn 27 11398 und 30 60141 wird das

ίο Verspinnen von Polypyrrolidon aus Metakresol- oder Ameisensäurelösungen bzw. wäßrigen Ameisensäurelösungen beschrieben. Die US-PS 27 34 043 lehrt ein Verdünnen der faserbildenden Ameisensäure'ösungen von Polypyrrolidon mit aliphatischen und chloroaliphatischen Säuren. Die US-PSn 29 80 641, 30 03 984, 30 33 810 und 30 42 647 geben Naßspinnlösungen von Polypyrrolidon an, die Phytinsäure, Trichlomitropropanol, Eisentrichlorid bzw. chloriertes Phenol enthalten. Durch die US-PSn 30 76 774 und 33 24 061 sind Trockenspinnverfahren von Polypyrrolidon aus wäßrigen Lösungen bekannt, die aus überhitztem Wasser bei etwa 120° bis 180° C zubereitet werden.

Ein bevorzugtes Lösungsmittel ist Ameisensäure. Nur Ameisensäure und Polypyrrolidon enthaltende Lösun-

2) gen haben sich jedoch als nicht leicht zu zufriedenstellenden Fasern verspinnbar erweisen, da das Extrudat dazu neigt, an der Spinndüse haften zu bleiben und schwache Fasern zu bilden.
Bei Verwendung von Wasser als Verdünnungsmittel

ίο zusammen mit Ameisensäure, wie es in der US-PS 30 60 141 beschrieben wird, wird dieser Nachteil zwar beseitigt, jedoch wird die Viskosität der Lösung stark herabgesetzt. Außerdem verlieren Wasser-Ameisensäure-Lösungen von Polypyrrolidon ihre Viskosität bei der

i") Lagerung sogar innerhalb eines Tages.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, ein Verfahren zur Herstellung von Polypyrrolidonfäden durch Verspinnen von Polypyrrolidon durch eine Spinndüse bereitzustellen, bei dem weder das Extrudat dazu neigt, an der Spinndüse haften zu bleiben und schwache Fasern zu bilden, noch die Viskosität der Lösung durch ein Verdünnungsmittel herabgesetzt wird.

Diese Aufgabe ließ sich dadurch lösen, daß man eine

Lösung von Pyrrolidon in Ameisensäure und einem

■ti flüchigen Verdünnungsmittel verwendet mit einem Anteil an Polypyrrolidon von 5 bis 40 Gew.-%, an Ameisensäure von 30 bis 90 Gew.-% und als flüchtiges Verdünnungsmittel Methylenchlorid mit einem Anteil von5bis60Gew.-%.

ίο Bei der Anwendung der Erfindung wird Polypyrrolidon hohen Molekulargewichtes bequem zu Fäden gesponnen, ohne daß dabei ein Abbau seines Molekulargewichtes eintritt. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Lösungsspinnen von hochmolekularem Polypyrrolidon hergestellten Fasern weisen innere Viskositäten von 2 dl/g oder mehr auf. Die im Schmelzspinnverfahren versponnenen Fasern weisen bekanntlich innere Viskositäten von etwa 1,0 dl/g auf, und zwar unabhängig vom Ausgangs-Molekulargewicht des Polypyrrolidons. Es wird dabei auch angenommen, daß wäßrige Säurelösungen das Polymer abbauen. Die lösungsgesponnenen Fasern nach der Erfindung besitzen nicht nur eine innere Viskosität ähnlich der vom Polypyrrolidon-Ausgangsharz sondern weisen auch

b5 gegenüber einer Fibrillierung eine überraschende Widerstandsfähigkeit auf.

Die faserbildende Zusammensetzung eignet sich zum Verspinnen selbsttragender Fäden, z. B. Fäden von

ausreichender Reißfestigkeit zum Aufnehmen, Trocknen, Verspannen, Orientieren durch Verstrecken, Kräuseln, zur Fixierung und zum Weben zu tragbaren Textilien. Die Zusammensetzung ist gekennzeichnet durch eine Volumviskosität unter Yerspinnungsbedingungen, die zur Bildung selbsttragender Fäden geeignet ist, wobei insbesondere die Volum viskosität bei 2O⁰C ungefähr 100 bis 10 000 Poise und vorzugsweise etwa 1000 bis 5000 Poise beträgt und mit dem Brockfield-Viskosimeter (bei 20 bis 22° C) gemessen wird.

Das Polypyrrolidon ist ein weißes, festes Harz mit einer inneren Viskosität über etwa 1,0 dl/g und vorzugsweise über etwa 1,5 dl/g.

Das Methylenchlorid ist eine Flüssigkeit, die sich mit der Polypyrrolidonlösung in Ameisensäure bei einem fünfprozentigen Gewichtsanteil oder mehr an Methylenchlorid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vollständig vermischen läßt.

Vortiilhafterweise ist die faserbildende Lösung über eine Zeitspanne angemessen stabil ohne Zersetzung des Polypyrrolidons oder einer Abnahme der Volumviskosität sowie ohne Fällung. Normalerweise wird die Lösung durch Mischen von Ameisensäure und Methylenchlorid gebildet, worauf Polypyrrolidon hinzugegeben wird, weil die viskosen Polypyrrolidonlösungen schwer mit Methylenchlorid zu mischen sind. Methylenchlorid besitzt unter anderem den Vorteil, daß es über einen breiten Bereich an Methylenchloridgehalten mit Polypyrrolidonlösungen mischbar ist und auf die Volumviskosität der Ameisensäure-Polypyrrolidonlösungen nur eine überraschend geringe Wirkung hat, wenn es anstelle von Ameisensäure vorliegt. So weist z. B. eine Ameisensäure-Polypyrrolidonlösung (20% Polypyrrolidon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht (Gewichtsmittel) von etwa 110 000) eine Volumenviskosität von 850 Poise auf, wobei ein Ersatz der Ameisensäure gewichtsmäßig zur Hälfte durch Methylenchlorid die Viskosität um weniger als 10% verändert. Andererseits würde ein Ersatz der Hälfte der Ameisensäure durch Wasser die Viskosität auf weniger als ein Viertel ihres Ameisensäurelösungswertes herabsetzen. Darüber hinaus verlieren die Wasser-Ameisensäure-Lösungen von Polypyrrolidon ihre Viskosität bei der Lagerung, und zwar sogar innerhalb eines Tages.

Man nimmt an, daß dies durch Säurehydrolyse des Polymers verursacht wird. Methylenchlorid-Ameisensäurelösungen des Polypyrrolidons haben sich dagegen so stabil herausgestellt wie Ameisensäurelösungen des Polypyrrolidons. Das Gewichtsverhältnis von Ameisensäure zu Methylenchlorid beträgt vorzugsweise 1 : 1.

Ein weiterer Vorteil der Anwendung von Methylenchlorid in einer Polypyrrolidon-Ameisensäure-Lösung besteht darin, daß die Volumviskosität der Lösung mit der Gewichtsprozentzunahme von Festkörpern in der Lösung schnell zunimmt. Da das Verspinnen von Polypyrrolidonlösungen dann beträchtlich erleichtert wird, wenn die Viskosität der Lösung beim Austreten des Fadens von der Spinndüse schnell zunimmt, ist es von Vorteil, ein flüchtiges Verdünnungsmittel zu verwenden, das von der Lösung entweder durch Erhitzen des Elementarfadens oder durch Waschen in einem geeigneten Flüssigkeitsbad schnell entfernt wird. Das Entfernen des flüchtigen Verdünnungsmittels führt schnell zu einer erhöhten Volumviskosität der Lösung, wodurch sich ein selbsttragender Elementarfaden gewinnen läßt, der leicht aufgenommen wird.

Die fadenbildende Zusammensetzung der Erfindung weist 5 bis 40 Gew.-% festes Polypyrrolidon (hiernach als »Feststoffgehalt« oder Konzentration der Lösung bezeichnet), 30 bis 90 Gew.-% Ameisensäure und 5 bis 60 Gew.-% Methylenchlorid auf. Vorzugsweise liegt der Feststoff gehalt bei etwa 10 bis 30 Gew.-%, insbesondere zwischen 12 und 23 Gew.-%. Darüberhinaus besitzen diese Lösungen eine Volumviskosität von 100 bis 10 000 Poise, vorzugsweise etwa 1000 bis 5000 Poise. Im allgemeinen können diese Lösungen geringfügige, jedoch wirksame Mengen von Antioxidationsmittel,

ίο Wärme- oder Ultraviolettstabilisatoren, Farben oder Pigmenten, Weißtöner, feuerverzögerndes Mittel, Mattierungsmittel und weitere Polymere, wie Polyolefine oder Polyamide, oder Copolymere enthalten. Ein geringer Anteil Wasser von weniger als 5 Gewichtspro-

H zent und vorzugsweise weniger als 1 Prozent kann in der Lösung vorliegen.

Die erfindungsgemäß verwendeten Lösungsspinnmischungen weisen auch weitere geringere Beimengungen auf, die die Lösung anisotrop machen oder ihr eine

2» größere Orientierung zum unverstreckten oder verstreckten Faden oder einen höheren Ausgangsmodul, Zähigkeit etc. verleihen. Der gesamte Anteil dieser Beimengungen soll im allgemeinen etwa 10 Gewichtsprozent der fadenbildenden Mischung, bezogen auf das

r, Gesamtgewicht der Mischung, nicht übersteigen.

Das Verspinnen besteht grundsätzlich in dem Extrudieren der fadenbildenden Lösung durch eine Spinndüse sowie dem Aufnehmen eines oder mehrerer Fäden. Vorzugsweise sind Maßnahmen während des

in Aufnehniens der Fäden zu treffen, um diese von Lösungsmittel und Methylenchlorid im wesentlichen frei zu waschen bzw. zu trocknen. Die Fäden werden vorzugsweise gespannt und wenigstens zum Teil durch Trocknen und/oder nach der Aufnahme orientiert.

r> Die Lösungstemperatur während des Verspinnens ist nicht kritisch, ausgenommen dahingehend, daß die Volumviskosität der Lösung temperaturabhängig ist und die fadenbildenden Bedingungen aufrechterhalten werden. Auch liegt ein bedeutender Vorteil des

id Lösungsspinnens in seiner Verwendbarkeit für Niedrigtemperaturspinnen sowie für Temperaturen, die weit unter denen liegen, wie sie für das Schmelzspinnen erforderlich sind.
Demzufolge sollte das Verspinnen bei Lösungstempe-

4-) raturen von 20 bis 150°C und vorzugsweise von 20 bis 40°C vorgenommen werden, wobei jedoch ein vorteilhaftes Verspinnen zu bestimmten Zwecken auch außerhalb dieser Grenzen möglich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

-,ο kann der extrudierte Elementarfaden nach dem Verlassen der Spinndüsenmündung in ein flüssiges Bad gegeben werden. Das Bad dient dazu, wesentliche Anteile des Lösungsmitteis und des flüchtigen Verdünnungsmittels vom Elementarfaden zu entfernen, ohne dabei seine Reißfestigkeitseigenschaften zu schwächen. Wasser oder sogar Alkohole sind für diesen Zweck geeignete Flüssigkeiten. Niedere Alkylester von Alkancarbonsäuren und niedere Alkylketone werden bevorzugt. Die niederen Alkylester von Alkancarbonsäuren, wie Methyl- und Äthylformiat, Methyl- und Hexylacetat, Butylpropionat und deren Mischungen werden insbesondere bevorzugt Die Badtemperatur liegt normalerweise etwa bei Zimmertemperatur und weit unter dem Siedepunkt des Bades, vorzugsweise bei etwa 20 bis

<,·, 150° C, besser noch bei etwa 25 bis 90⁰C. Die Länge des Badetrogs und die Eintauchzeit werden im Hinblick auf Zweckmäßigkeit, wirksamer Entfernung des Methylenchlorids und des Lösungsmittels sowie auf die

Gesamtverbesserung der Fadeneigenschaften gewählt In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durchläuft der extrudierte Elementarfaden eine verhältnismäßig warme Trocknungszone, bevor er ins flüssige Bad gelangt Die Trocknungszoie dient dazu, das Verdünnungsmittel zu verflüchtigen, wodurch der Feststoffgehalt und die Viskosität des Fadens erhöht wird, bevor dieser ins Bad gelangt In der Trocknungszone wird durch ein beliebiges Mittel, z. B. durch eine Strahlungsquelle oder durch Warmlüftströme, Wärme an den Faden abgegeben, während dieser eine Heizsäule durchläuft Die Temperatur in der Bahn des Fadens kann größenordnungsmäßig fast den Siedepunkt des flüchtigen Verdünnungsmittels erreichen, obgleich wegen der Verflüchtigung des Verdünnungsmittels die Temperatur des Fadens normalerweise nicht so hoch sein wird. Nach dem Verlassen der Trocknungszone kann der Faden mit dem Bad in Berührung kommen, wie bereits beschrieben, und zur weiteren Verarbeitung aufgenommen werdei..

In Ausführungsformen des Trocken-, Naßspinn- oder »Lücken«spinnverfahrens stehen die Länge des Flüssigkei'isbadtroges, der Siedepunkt der Badflüssigkeit die Eintauchzeit, das Hinabziehen im Bad, die Länge der Trocknungszone und ihre Temperatur, das Verhältnis von Spinndüsenlänge zum Mündungsdurchmesser usw. innerhalb des gesteckten Ziels zur Erreichung einer gesamten Verbesserung der Faden- und Garneigenjchaften für den jeweiligen Zweck und der zu verwendenden Spinnlösung zur Wahl.

Im folgenden Versuch A wird der schnelle Anstieg der Viskosität einer Spinnmischung dargelegt, was auf den Verlust des Verdünnungsmittels aus der Mischung zurückgeht Versuch B zeigt die Beständigkeit einer erfindungsgemäß zu verwendenden Spinnmischung.

A) Eine Lösung mit 12 Gew.-°/o Polypyrrolidon [durchschnittliches Molekulargewicht iGewichtsmittel) 305 000], 44% Ameisensäure und 44% Methylenchlorid besitzt eine Volumviskosität von etwa 1000 Poise. Entfernt man das gesamte Methylenchlorid, so ergibt sich eine Lösung, die 21% Polypyrrolidon und 79% Ameisensäure enthält. Die Viskosität der Lösung wurde durch Extrapolation auf über 100 000 Poise geschätzt.

B) Es wurden Anteile von Polypyrrolidon (110 000 Molekulargewicht) mit einer Eigenviskosität von 2,52 dl/g (gemessen aus einer Lösung von 0,5 g Polymer/dl bei 30° C in 88%iger Ameisensäure) nur in Ameisensäure und in einer Mischung im Gewichtsverhältnis von 1 :1 aus Ameisensäure und Methylenchlorid gelöst Nach einer Alterung von mehreren Tagen wurden Filme aus diesen gealterten Lösungen gegossen. Die Filme wurden über Nacht getrocknet, worauf dann ihre Eigenviskositäten gemessen wurden. Der Film aus der Ameisensäurelösung (2,42 dl/g) und der 1:1 -Mischung aus Ameisensäure und Methylenchlorid (2,41 dl/g) zeigte fast keinen Unterschied hinsichtlich der Eigenviskosität gegenüber der des ursprünglichen Polymeren (2,52 dl/g). Beständigkeitstests über einen breiteren Bereich zeigen, daß anders als die wäßrigen Säurelösungen von Polypyrrolidon die Lösungen von Polypyrrolidon in Methylenchlorid/Ameisensäure sogar nach 14 Tagen immer noch zum Verspinnen von annehmbaren Fasern verwendbar sind. In einem Test fiel während dieser Zeitspanne die Eigenviskosität des Polymeren geringfügig von 3,73 auf 3,59 dl/g.

Die folgenden Beispiele betreffen das erfindungsgemäße Verfahren. Die zunächst folgenden Beispiele 1 und 2 betreffen TrockcnsDinnverfahren.

Beispiel 1

Polypyrrolidon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht (Gewichtsmittel) von 110 000 wurde mit einem Gemisch im Gewichtsverhältnis von 50 :50 von Lösungsmittel zu Verdünnungsmittel aus Ameisensäure und Methylenchlorid vermengt Die fadenbildende Lösung wies einen Feststoffgehalt von 23% und eine Volumviskosität von etwa 2000 Foise auf. Mit einem Teil

ίο der Lösung wurde ein 130 ml Beschickungsbehälter beschickt und mittels eines Stickstoffdrucks von 7 kg/cm² durch einen Siebeinsatz (mit Sieben der Maschenzahl 40 und 250) und durch eine Spinndüse (Mündung von 0,254 mm Durchmesser) gedrückt Von der Spinndüse wurde der Einzelfaden vor einem Heizstrahler von 1100 Watt über eine Strecke von etwa 61 cm vorbeigeführt Die Temperatur entlang der Fadentrocknungszone lag bei etwa 120° C. Es traten bei der Aufnahme des Einzelfadens von etwa 350 Denier keine Schwierigkeiten auf.

Beispiel 2

In einigen anderen Trockenspinnexperimenten wurde eine Leesona Spulmaschine Modell 955 etwa 91 cm von der Faserführung entfernt aufgestellt, wobei eine Wärmesäule (5 cm χ 61 cm) unter einer Spinndüsenöffnung von 0,51 cm angebracht wurde.

Die Tabelle I führt mehrere Spinnlösungen auf, die unter den folgenden Bedingungen trocken versponnen wurden. Als Betriebsbedingungen herrschte eine Säulentemperatur von 130° C, ein Stickstoffbeschickungsdruck von 0,7 bis 1,4 kg/cm² sowie Aufnahmegeschwindigkeiten von 2,1 bis 3 m/min. Der unverstreckte Einzelfaden wurde vor der Prüfung auf Reißfestigkeit 48

~ Stunden lang getrocknet, wobei der Reißfestigkeitstest eine Zähigkeit von 0,84 Gramm/Denier und einen Zugspannungsfaktor von 20,5 für einen aus der Lösung von Beispiel 4c versponnenen Faden von 94 Denier ergab.

Tabelle I

	Polypyrrolidon	Feststoffe¹)	Volum
	Molekular	(Gew.-%)	viskosität
	gewicht		(Poise)
45

19,0	1 600
17,5	2 900
13,5	2 000

Beispiel 2a 152 000
Beispiel 2b 225 000
Beispiel 2c 305 000

') Polypyrrolidon in einem Gemisch aus je 50 Gew.-% Ameisensäure und Methylenchlorid.

Die Beispiele 3 und 4 zeigen d^;e Verwendung von Wasser bzw. eines niederen Alkylesters einer Alkansäure als Badflüssigkeit beim Naßspinnen. Die Tabellen II und IV führen die ausgezeichneten Reißfestigkeitswerte auf, die bei den verstreckten PoJypyrrolidonfasern erhalten wurden, welche nach dem Lösungsspinnverfahbo ren gemäß der Erfindung hergestellt wurden.

Beispiel 3

Beim Extrudieren der faserbildenden Lösung von Beispiel 1 unmittelbar in Wasser von etwa 65° C ging L 3 Methylenchlorid heftig ab und das Fadengefüge wurde unterbrochen. Die Polymermasse war schwach und opak. Beim Extrudieren der gleichen Lösung in Wasser von 35° C verflüchtiete sich das Methvlenchlorid nicht

so schnell und der Faden behielt seine Form; er war jedoch wie vorher ebenfalls verhältnismäßig schwach

Beispiel 4a und 4b

(a) In einer anderen, sonst dem Trockenspinnverfahren von Beispiel 2 ähnlichen Untersuchungsreihe, wurden faserbildende Lösungen aus einer Spinndüse in ein Äthylacetatbad extrudiert. Es bildeten sich schnell starke Fäden. Ähnliche Ergebnisse ergaben sich in Bädern mit Zimmertemperatur sowie bei einer Temperatur von 30⁰C.

(b) Eine fadenbildende Lösung mit 15,5Gew.-% Polypyrrolidon (Molekulargewicht von 295 000), 38 Gew.-% Ameisensäure und 46,5% Methylenchlorid wurde aus einer Spinnbrause mit 10 Bohrlöchern (0,508 mm Durchmesser) extrudiert. Der Faden wurde in ein Äthylacetatbad von 137 cm getaucht. Die Extrusion wurde durch eine mit 7 UpM arbeitende Pumpe dosiert. Der multifile Faden wurde über eine Glasrolle mit 3 Metern pro Minute gezogen. Hiernach wurden 6 Wicklungen um zwei auf 50⁰C angewärmte Metallrollen gelegt, die mit einer Geschwindigkeit von 4,1 m/min umliefen. Die Garnkörper wurden über Nacht in Vakuum bei Zimmertemperatur getrocknet und dann durch Strecken 3 χ bei 175⁰C orientiert. Die Tabelle II zeigt die Reißfestigkeit dieses Multifadens.

Tabelle Il

/^dehnungseigenschaften von naUversponnenem Multifaden aus Polypyrrolidon

Denier

Festigkeit

1003 unverstreckt
335 verstreckt
325 verstreckt

0,66

3,2
3,2

Reil.klehnung

/uglastfaklor

Ausgangs-Modul

(g/il)

165

K)

10

4
27
27

Die folgenden Beispiele erläutern das »Lücken«- Spinnverfahren von Nylon -4.

Beispiel 5a und b

Ein 500 ml Speicher wurde mit der unter Beispiel 4b beschriebenen fadenbildenden Lösung beschickt. Die Lösung wurde durch Stickstoffbeaufschlagung von 9,8 kg/cm²(Beispiel 5a) oder 14 kg/cm²(Beispiel 5b) vom Speicher zu einer Zenith-Zahnradpumpe geführt, um dann durch einen Siebeinsatz aus rostfreiem Stahl mit 40- und 250-Maschensieben hindurchgepumpt zu werden. Es wurde durch die Spinndüse mit einer Bohrung von 0,508 mm (5a) bzw. 0,152 mm (5b) ein Einzelfaden extrudiert und dann in der Nähe von zwei (5a) oder drei (5b) Infrarotlampen von 250 Watt senkrecht vorbeigeführt. Die Lampen wurden etwa 6,4 cm von der Faserbahn angeordnet. Die Temperatur in der Faserbahn lag bei 120°C (5a) oder 200⁰C (5b).

61 cm unter der Spinndüse gelangte der Einzelfaden in einen Trog von 114 cm, der Äthylacetat enthielt. Der Faden durchlief das Bad, wurde um die Glasrolle sowie über zwei erste nichterwärmte Metallrollen geführt und schließlich einige Male um zwei auf 100°C erwärmte Metallrollen gewickelt. Faserproben wurden auf einer Leesona-Spulmaschine aufgespult. Die Garnkörper wurden im Vakuum 12 Stunden lang getrocknet, um verbleibende Ameisensäure und einen Rest von Äthylacetat zu entfernen. Die veränderlichen Größen sind in der Tabelle III aufgeführt. Die Tabelle IV gibt die Zugdehnungseigenschaften der Faser wieder, jede Angabe in der Tabelle IV stellt den Durchschnittswert von 10 Untersuchungen dar. Die verstreckten Fasern zeigt eine ausgezeichnete Reißfestigkeit und einen ausgezeichneten Ausgangsmodul und Zuglastfaktor (Quadratwurzel von Bruchdehnung mal Zugfestigkeit.

Tabelle III

»Lücken« - Spinnverfahren

Beispiel 5a¹

5a²

5b¹

5 b²

Molekulargewicht XlO³
Spinndüsenbohrung (mm)
Stickstoffdruck (kg/cm²)
Säulentemperatur (C)
Pumpgeschwindigkeit (UpM)
Glasrolle (Meter/Min)
Erstes Rollenpaar (Meter/Min)
Zweites Rollenpaar (Meter/Min)
Faden querschnitt

295
0.508 9,8
120

3,2
3,7
6,4

295

0,508

9,8

120

9,5

9.5

18,9

nierenformig nierenformig rund

295	295
0,152	0,152
14	14
200	200
1,5	1,5
13,7	154
14,9	17,4
15,2	19.8
rund	rund

	9	verstreckt bei	der Fasern	lcslitikeil	lirut-h-	10	Ausyatijzv
Tabelle 1\		175 C	Denier		(k'linun.i!		modul
/. ugdehn u ngscigcnsc halten				("■■)		(ii/tl)
ISeispiel	unvcrstrecki		0,87	220	/uj-'ljst-	15.5
	3 x	80	3.4(1	27	laktiii	27.0
	unversueekl	T7	0.88	243		9,8
	2 >'	76	1.84	82	13,(1	17,2
5a^:	unvcrsircckt	45	!,05	297	16.5	9 O
5ü^:	3 x	52	4,21	20	13.7	29.2
5a^:	unverslreckt	16	1.21	264	16.7	10.0
5h'	3 x	44	4.91	16	!7.9	44,5
5b'		14		19.0
5b^?				19.7
5b^:			19.6

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Polypyrrolidonfäden durch Verspinnen einer Lösung von Polypyrrolidon in Ameisensäure und einem flüchtigen Verdünnungsmittel unter Extrudieren durch eine Spinndüse, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung verwendet mit einem Anteil an Polypyrrolidon von 5 bis 40 Gew.-%, an Ameisensäure von 30 bis 90 Gew.-% und als flüchtiges Verdünnungsmittel Methylenchlorid mit einem Anteil von 5 bis 60 Gew.-%.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung verwendet, die eine Volumviskosität von etwa 1000 bis 50OO Poise aufweist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden der Spinndüse entnommen werden, wobei sie gegebenenfalls in eine verhältnismäßig warme Trocknungszone abgezogen werden, und dann in ein Flüssigkeitsbad geführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Flüssigkeitsbad verwendet, das den niederen Alkylester einer Alkancarbonsäure, insbesondere Äthylacetat oder Methylacetat, enthält.