DE69917067T3 - Filamente mit hoher rv und vorrichtung und verfahren zur herstellung von granulaten mit hoher rv und diese filamente - Google Patents

Filamente mit hoher rv und vorrichtung und verfahren zur herstellung von granulaten mit hoher rv und diese filamente Download PDF

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Description

  • TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren für die Festphasenpolymerisation von Polyamidflocken, die sich zur Verwendung bei der Herstellung der technischen Filamente mit hoher relativer Viskosität (RV) eignen, wie z. B. zur Verwendung in Papiermaschinenfilzen, und Verfahren zur Herstellung der Filamente.
  • 2. BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
  • Technische Polyamidfilamente werden unter anderem in Reifenkords, Airbags, Netzen, Seilen, Förderbandgewebe, Filzen, Filtern, Angelschnüren und technischem Gewebe und Zeltbahnen eingesetzt. Bei der Verwendung als Stapelfasern für Papiermaschinenfilze müssen die Filamente im allgemeinen gute Chemikalienbeständigkeit und im allgemeinen gute Verschleißfestigkeit aufweisen (z. B. Abriebfestigkeit, Stoßfestigkeit und Biegeermüdungsbeständigkeit). Derartige Filze werden oft oxidierenden wäßrigen Lösumgen ausgesetzt, welche die Nutzlebensdauer des Filzes stark verkürzen können.
  • Polyamiden werden oft Stabilisatoren zur Erhöhung der Chemikalienbeständigkeit zugesetzt. Der Stabilisatoranteil, der eingebracht werden kann, ist jedoch wegen der übermäßigen Schaumbildung begrenzt, die während der Polymerisation bei Zugabe von Stabilisatoren in Autoklaven oder Durchlaufpolymerisatoren (CPs) auftritt.
  • Außerdem ist das Spinnen von Filamenten wünschenswert, die eine hohe relative Viskosität (RV) aufweisen, um die Chemikalienbeständigkeit und die Abrieb-, Stoß- und Dauerbiegefestigkeit zu verbessern. In der Vergangenheit, als Polyamidflocken als Polyamidmaterial für solche Filamente eingesetzt wurden, war es jedoch oft schwierig, wenn nicht unmöglich, den gewünschten hohen RV-Wert zu erreichen und dabei die Polymerqualität beizubehalten, Z. B. einen niedrigen Vernetzungs- und/oder Verzweigungsgrad.
  • Eine Möglichkeit, den RV-Wert zu erhöhen, ist die Erhöhung des Katalysatoranteils während der Polymerisation in einem Autoklaven, Durchlaufpolymerisator (CP) oder an anderer Stelle in dem Prozeß, aber dies führt zu Problemen mit dem Prozeß und/oder dem Produkt. Zum Beispiel können bei der Zugabe von Katalysatoren in großen Mengen ähnliche Schwierigkeiten auftreten, wie sie bei Stabilisatoren anzutreffen sind. Ferner können große Katalysatormengen im Autoklaven zu einer starken Verstopfung des Einspritzblocks und zu Komplikationen bei der zeitlichen Steuerung des Einspritzens während der Autoklavenzyklen führen. Große Katalysatormengen, die in Durchlaufpolymerisatoren injiziert werden, stellen wegen der hohen Wasserbelastungsgrade strenge Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Anlage.
  • In US-A-5 236 652 offenbart Kidder ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Polyamidfasern zur Verwendung als Stapelfasern für Papiermaschinenfilz. Dieses Verfahren weist auf: (i) Vermischen von Polyamidflocken in der Schmelze mit einem Polyamidzusatzkonzentrat, das aus Polyamidflocken und einem Zusatzstoff besteht, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Stabilisatoren, Katalysatoren und deren Gemischen besteht, und (ii) Extrudieren des in der Schmelze hergestellten Gemischs aus einer Spinndüse, um die Filamente mit höherem RV-Wert zu formen. Verfahren, bei denen den Polyamidflocken Katalysatorkonzentrat zugesetzt wird, wie das Verfahren nach Kidder, erfordern eine spezielle Eintragvorrichtung zum Zudosieren des Konzentrats zu den Flocken, wodurch die Betriebskosten eines solchen Verfahrens wesentlich erhöht werden. Ferner führt die Zugabe hoher Katalysatorkonzentrationen zu dem Polyamid oft zu Schwierigkeiten bei der Verfahrens- und/oder Produktkontrolle. Vernetzung und/oder Verzweigung der Faser eine höhere Empfindlichkeit gegen chemische Einwirkung sind Belastungen bei der Verwendung hoher Katalysatorkonzentrationen in Polyamiden.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung der relativen Viskosität (RV) ist die Festphasenpolymerisation (SPP) des Polymers. In US-A-5 234 644 offenbaren Schütze et al. ein Festphasenpolymerisationsverfahren nach dem Spinnen zur Herstellung von Polyamidfasern mit hohem RV-Wert zur Verwendung in Papiermaschinenbahnen. In diesem Fall erfordert das Festphasenpolymerisationsverfabren nach dem Spinnen im Gegensatz zu älteren Stapelfaserherstellungsprozessen einen zusätzlichen Schritt nach dem Spinnen der Fesern mit einer speziellen Verarbeitungseinrichtung zur Erhöhung des RV-Werts der Fasern. Diese Spezialeinrichtung erhöht die Kosten für den Hersteller beträchtlich, und der zusätzliche Schritt nach dem Spinnen erfordert zusätzliche Zeit für die Herstellung der Filamente. Außerdem ist die Kontrolle der gleichmäßigen Fasereigenschaften schwieriger, wenn der Festphasenpolymerisationsschritt nach dem Spinnen im Chargenbetrieb ausgeführt wird. Ein phosphorhaltiger Katalysator in Kombination mit einem sauerstofffreien Gas, das durch einen niedrigen Taupunkt charakterisiert ist, kann auch eingesetzt werden, um die relative Viskosität und das Molekulargewicht eines Polyamidpolymers zu erhöhen, wie in WO 98/23666 offenbart wird. Aus dieser Kombination leiten sich betriebliche und kommerzielle Vorteile ab. Das in WO 98/23666 offenbarte System weist doppelte Trockenmittelbetten auf, die aber nicht hintereinandergeschaltet sind. Statt dessen ist nur ein Bett prozeßgekoppelt, während das andere regeneriert wird. Daher hat dieses System gewisse betriebliche Nachteile.
  • Es gibt daher einen seit dringenden Bedarf an Filamenten mit Polyamid von höherer relativer Viskosität als derjenigen der früher hergestellten Filamente sowie an Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung der Filamente für technische Anwendungen, wie z. B. die Herstellung von Papiermaschinenfilzen, ohne verfahrenstechnische und Produktprobleme, wie z. B. die oben beschriebenen.
  • Diese und weitere Aufgaben der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Das Verfahren der Erfindung liefert ein Filament zur Verwendung in Papiermaschinenfilzen, wobei das Filament aufweist:
    ein synthetisches schmelzgesponnenes Polyamid-Polymer;
    eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von mindestens 140;
    eine Fadenstärke von 2 bis 80 den (2,2 bis 89 dtex);
    eine Zugfestigkeit von 4,5 g/den bis 7,0 g/den (4,0 cN/dtex bis 6,2 cN/dtex),
    wobei die prozentuale Restzugfestigkeit
    • (i) nach 72-stündigem Eintauchen bei 80°C in eine wäßrige Lösung von 1000 ppm NaOCl größer oder gleich 50% ist,
    • (ii) nach 72-stündigem Eintauchen bei 80°C in eine wäßrige Lösung von 3% Wasserstoffperoxid größer oder gleich 50% ist,
    • (iii) nach 72-stündigem Erhitzen auf 130°C größer oder gleich 75% ist.
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Festphasenpolymerisation von Polymerflocken mit einem innerhalb der Flocken dispergierten Polyamidierungskatalysator und einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität von 40 bis 60 durch Inkontaktbringen der Flocken mit einem im wesentlichen sauerstofffreien Inertgas, wobei die Vorrichtung aufweist:
    eine Festphasenpolymerisationseinrichtung zum Erhöhen der relativen Viskosität der Flocken, wobei die Einrichtung aufweist:
    einen Behälter mit einem Flockeneinlaß zur Aufnahme der Flocken, einem Flockenauslaß zum Entfernen der Flocken nach der Festphasenpolymerisation, einem Gaseinlaß zur Aufnahme des Gases und einem Gasauslaß zum Austragen des Gases; und
    ein Gassystem zum Umwälzen des Gases durch Zwischenräume zwischen den Flocken im Behälter, wobei das Gassystem aufweist:
    ein Filter zum Abtrennen und Entfernen von Staub und/oder Polymerfeingut aus dem Gas,
    ein Gasgebläse zum Umwälzen des Gases,
    einen Heizkörper zum Erhitzen des Gases, und
    eine erste Rohrleitung, die den Gasauslaß, das Filter, das Gebläse, den Heizkörper und den Gaseinlaß nacheinander in Reihe miteinander verbindet; und
    ein in Reihe geschaltetes regeneratives Trocknungssystem mit doppeltem Trockenmittelbett, das zwischen dem Gebläse und dem Gaseinlaß parallel zur ersten Rohrleitung geschaltet ist, wobei das Trocknungssystem zur Absenkung der Taupunkttemperatur zumindest eines Teils des umlaufenden Gases dient, so daß die Taupunkttemperatur des Gases am Gaseinlaß nicht mehr als 20°C beträgt,
    wodurch eine Festphasenpolymerisation der Flocken auftritt und deren auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität erhöht, während das Gas 4 Stunden bis 24 Stunden bei einer Temperatur von 120°C bis 200°C durch Zwischenräume zwischen den Flocken im Behälter umgewälzt wird und dadurch mit diesen in Kontakt kommt, wonach Flocken mit einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität von mindestens 90 aus dem Flockenauslaß entnommen werden können.
  • Die Erfindung richtet sich außerdem auf ein Verfahren zur Festphasenpolymerisation von Polyamid-Polymerflocken mit einem innerhalb der Flocken dispergierten Polyamidierungskatalysator und einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität von 40 bis 60 unter Verwendung eines im wesentlichen sauerstofffreien Inertgases, mit den folgenden Schritten:
    Zuführen der Polyamidflocken in einen Festphasenpolymerisationsbehälter;
    Abtrennen und Entfernen von Staub und/oder Polymerfeingut aus dem Gas;
    Trocknen zumindest eines Teils des Gases mit einem in Reihe geschalteten regenerativen Trocknungssystem mit doppeltem Trockenmittelbett, so daß das in den Behälter eintretende Gas einen Taupunkt von nicht mehr als etwa 20°C aufweist;
    Erhitzen des Gases auf eine Temperatur von 120°C bis 200°C;
    Umwälzen des gefilterten, getrockneten, erhitzten Gases durch Zwischenräume zwischen den Flocken im Behälter während 4 bis 24 Stunden; und
    Entnahme der Flocken mit einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität von mindestens 90.
  • Die Erfindung richtet sich ferner auf ein Verfahren zur Schmelzphasenpolymerisation von Polymer für die Herstellung von Filamenten zum Gebrauch bei der Herstellung von Stapelfasern für Papiermaschinenfilze, mit den folgenden Schritten:
    Zuführung von Polyamidflocken bei einer Temperatur von 120°C bis 180°C in einen nicht entgasten Schmelzextruder, wobei die Flocken, die durch das Festphasenpolymerisationsverfahren geliefert werden, aufweisen:
    ein synthetisches schmelzspinnfähiges Polyamid-Polymer,
    eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von 90 bis 120, und
    einen innerhalb der Flocken dispergierten Polyamidierungskatalysator;
    Schmelzen der Flocken im Schmelzextruder und Extrudieren des geschmolzenen Polymers aus einem Auslaß des Schmelzextruders in eine Transferleitung, wobei die Temperatur des geschmolzenen Polymers in der Transferleitung innerhalb eines Abstands von 5 Fuß (1,5 m) vom Auslaß des Schmelzextruders 290°C bis 300°C beträgt;
    Fördern des geschmolzenen Polymers durch die Transferleitung zu mindestens einer Spinndüse mindestens einer Spinnmaschine, so daß die Temperatur in der Transferleitung innerhalb eines Abstands von 5 Fuß (1,5 m) von der mindestens einen Spinndüse 292°C bis 305°C beträgt, bei einer Verweilzeit im Schmelzextruder und in der Transferleitung von 3 bis 15 Minuten; und
    Spinnen des geschmolzenen Polymers durch die mindestens eine Spinndüse und Formen mehrerer Filamente mit einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität von mindestens 140.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird besser verständlich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit beigefügten Zeichnungen, die nachstehend beschrieben werden.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung für die Festphasenpolymerisation von Polymerflocken.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines in Reihe geschalteten regenerativen Trocknungssystems mit doppeltem Trockenmittelbett, das für den Betrieb in einer ersten Betriebsart eingerichtet ist.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung des in Reihe geschalteten regenerativen Trocknungssystems mit doppeltem Trockenmittelbett, das für den Betrieb in einer zweiten Betriebsart eingerichtet ist.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils des Faserherstellungsverfahrens, in dem Flocken einem nicht entgasten Schmelzextruder zugeführt, geschmolzen und in eine Transferleitung extrudiert, durch die Transferleitung zu mindestens einer Spinndüse gefördert, zu Filamenten gesponnen, zu Spinnkabeln vereinigt und in einen Speicherbehälter abgelegt werden.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Faserherstellungsverfahrens, in dem Spinnkabel aus mehreren Speicherbehältern entnommen, zu einem Spinnkabelband vereinigt, gestreckt, gekräuselt und geschnitten werden, um gekräuselte Stapelfasern zu formen.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines hierin beschriebenen Faserabriebtests.
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines hierin beschriebenen Faserbiegeermüdungstests.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
  • In der gesamten nachstehenden ausführlichen Beschreibung beziehen sich in allen Figuren der Zeichnungen gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren um technische Filamente mit hoher relativer Viskosität (RV), wie z. B. zur Verwendung in Papiermaschinenfilzen und anderen Stapelfaseranwendungen zu Tiefem. Die Erfindung betrifft ferner Vorrichtungen und Verfahren zur Festphasenpolymerisation (SPP) von Polyamidflocken, die sich beispielsweise zur Verwendung beim Umschmelzen und anschließenden Spinnen der technischen Filamente mit hoher relativer Viskosität eignen. Für die hier angegebenen Zwecke bedeutet der Begriff "Festphasenpolymerisation" oder "SPP" eine Erhöhung der relativen Viskosität des Polymers im festen Zustand. Außerdem wird die Erhöhung der relativen Viskosität des Polymers hierin als gleichbedeutend der Erhöhung des Molekulargewichts des Polymers angesehen. Die Erfindung betrifft außerdem Verfahren zur Schmelzphasenpolymerisation (MPP) von geschmolzenem Polymer zur Herstellung der Filamente. Für die hier angegebenen Zwecke bedeutet der Begriff "Schmelzphasenpolymerisation" oder "MPP" eine Erhöhung der relativen Viskosität (oder des Molekulargewichts) von Polymer im flüssigen Zustand..
  • TECHNISCHE FILAMENTE MIT HOHER RELATIVER VISKOSITÄT
  • Technische Filamente mit hoher relativer Viskosität, die durch das Verfahren der Erfindung geliefert werden, weisen auf: ein synthetisches schmelzgesponnenes Polyamidpolymer; eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von mindestens etwa 140; eine Fadenstärke von etwa 2 bis etwa 80 den (etwa 2,2 bis etwa 89 dtex) und eine Zugfestigkeit von etwa 4,0 g/den bis etwa 7,0 g/den (etwa 3,5 cN/dtex bis etwa 6,2 cN/dtex). Ferner ist die prozentuale Restzugfestigkeit der Filamente (i) nach 72-stündigem Eintauchen bei 80°C in eine wäßrige Lösung von 1000 ppm NaOCl größer oder gleich etwa 50%, (ii) nach 72-stündigem Eintauchen bei 80°C in eine wäßrige Lösung von 3% Wasserstoffperoxid größer oder gleich etwa 50%, oder (iii) nach 72-stündigem Erhitzen auf 130°C größer oder gleich etwa 75%.
  • Für die hier angegebenen Zwecke bedeutet der Begriff "technisches Filament" ein Filament mit einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität von mindestens etwa 70; einer Fadenstärke von mindestens etwa 2 den (etwa 2,2 dtex) und einer Zugfestigkeit von etwa 4,0 g/den bis etwa 11,0 g/den (etwa 3,5 cN/dtex bis etwa 9,7 cN/dtex).
  • Polymer, das sich zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung eignet, besteht aus spelzspinnfähigem oder schmelzgesponnenem Polymer. Zu den Polymeren können Polyamid-Homopolymere, -Copolymere und deren Gemische gehören, die überwiegend aliphatisch sind; d. h. weniger als 85% der Amidbindungen des Polymers sind an zwei aromatische Ringe gebunden. Allgemein verwendete Polyamidpolymere, wie z. B. Poly(hexamethylenadipamid), d. h. Nylon 6,6, und Poly(ecaproamid), d. h. Nylon 6, und deren Copolymere und Gemische können erfindungsgemäß eingesetzt werden. Andere vorteilhaft einsetzbare Polyamidpolymere sind Nylon 12, Nylon 4,6, Nylon 6,10, Nylon 6,12, Nylon 12,12 und deren Copolymere und Gemische. Typisch für Polyamide und Copolyamide, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, sind diejenigen, die in den US-Patentschriften US-A-5 077 124 , 5 106 946 und 5 139 729 beschrieben werden (jeweils erteilt an Cofer et al.), sowie die Polyamidpolymergemische, die von Gutmann et al. in Chemical Fibers International (S. 418–420, Bd. 46, Dezember 1996, offenbart wurden.
  • Die Filamente können einen oder mehrere Polyamidierungskatalysatoren enthalten. Polyamidierungskatalysatoren, die sich zur Verwendung in einem Festphasenpolymerisationsverfahren (SPP-Verfahren) und/oder einem (Um-)Schmelzphasenpolymerisationsverfahren (MPP-Verfahren) eignen, die bei der Herstellung der Filamente ausgeführt werden können, sind unter anderem diejenigen, die von Curatolo et al., US-A-4 568 736 , beschrieben werden, wie z. B. phosphorige Säure; Phosphonsäure; alkyl- und arylsubstituierte Phosphonsäuren; hypophosphorige Säure; alkyl-, aryl- und alkyl/aryl-substituierte Phosphinsäuren; Phosphorsäure sowie die alkyl-, aryl- und alkyl/aryl-substituierten Ester, Metallsalze, Ammoniumsalze und Ammoniumalkylsalze dieser verschiedenen phosphorhaltigen Sauren. Beispiele geeigneter Katalysatoren sind unter anderem X(CH2)nPO3R2, wobei X unter 2-Pyridyl, -NH2, NHR' und N(R')2 ausgewählt wird, mit n = 2 bis 5, wobei R und R' unabhängig voneinander H oder Alkyl sind; 2-Aminoethylphosphonsäure, Kaliumtolylphosphinat oder Phenylphosphinsäure. Bevorzugte Katalysatoren sind unter anderem 2-(2'-Pyridyl)ethylphosphinsäure und Metallhypophosphitsalze, zu denen Natrium- und Mangan(II)hypophosphit gehören. Vorteilhaft kann die Zugabe einer Base sein, wie Z. B. eines Alkalimetallbicarbonats, wobei der Katalysator den thermischen Abbau minimiert, wie in Buzinkai et al. US-A-5 116 919 beschrieben.
  • Eine wirksame Menge des einen oder der mehreren Katalysatoren wird in den Filamenten dispergiert. Im allgemeinen wird der Katalysator in einem Anteil von etwa 0,2 Mol bis etwa 5 Mol pro Million Gramm (mpmg) Polyamid (typischerweise etwa 5 ppm bis 155 ppm, bezogen auf Polyamid) zugesetzt und ist daher in diesem Anteil vorhanden. Vorzugsweise wird der Katalysator in einem Anteil von etwa 0,4 Mol bis etwa 0,8 Mol pro Million Gramm (mpmg) Polyamid (etwa 10 ppm bis 20 ppm, bezogen auf Polyamid) zugesetzt. Dieser Bereich ergibt technisch brauchbare Festphasenpolymerisations- und/oder Umschmelzphasenpolymerisationsgeschwindigkeiten unter den Bedingungen der vorliegenden Erfindung, während schädliche Wirkungen minimiert werden, die auftreten können, wenn ein Katalysator in höheren Konzentrationen eingesetzt wird, zum Beispiel ein Anstieg des Verdichtungsdrucks beim anschließenden Spinnen.
  • Zur effektiven Festphasenpolymerisation ist es notwendig, daß der Katalysator in den Polyamidflocken dispergiert wird. Ein besonders brauchbares Verfahren zur Zugabe des Polyamidierungskatalysators ist die Bereitstellung des Katalysators in einer Lösung von Polymerbestandteilen, in der die Polymerisation eingeleitet wird, beispielsweise durch Zugabe einer Salzlösung, wie Z. B. der Hexamethylen-Diammoniumadipatlösung, die zur Herstellung von Nylon 6,6 verwendet wird.
  • Die Filamente können wahlweise gebräuchliche kleinere Mengen Zusatzstoffe enthalten, wie z. B. Weichmacher, Mattierungsmittel, Pigmente, Farbstoffe, Lichtstabilisatoren, Wärme- und/oder Oxidationsstabilisatoren, Antistatika zur Verminderung der statischen Aufladung, Zusätze zur Modifikation der Farbbarkeit, Mittel zur Modifikation der Oberflächenspannung usw.
  • Die Filamente weisen eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von etwa 140 auf. (Diese läßt sich in ein zahlengemitteltes Molekulargewicht von mindestens etwa 25000 umrechnen.) Stärker bevorzugt weisen die Filamente eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von etwa 140 bis etwa 190 auf. Am stärksten bevorzugt weisen die Filamente eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von etwa 145 bis etwa 170 auf. Der Begriff "auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität" von Polyamiden, wie er hier gebraucht wird, bezieht sich auf das Verhältnis von Lösungs- und Lösungsmittelviskositäten, gemessen in einem Kapillarviskosimeter bei 25°C. Das Lösungsmittel ist Ameisensäure, die 10 Gew.-% Wasser enthält. Die Lösung besteht aus 8,4 Gew.-% in dem Lösungsmittel gelöstem Polyamidpolymer. Dieser Test basiert auf dem ASTM-Standardtestverfahren D 789. Vorzugsweise werden die auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskositäten an gesponnenen Filamenten vor dem Strecken bestimmt und können als auf Ameisensäure bezogene relative Spinnfaserviskositäten bezeichnet werden. Die relativen Viskositäten von Polyamidfilamenten können beim Strecken mit den hierin beschriebenen Streckverhältnissen um etwa 3% bis etwa 7% abnehmen, aber die relativen Viskositäten der gestreckten Filamente bleiben im wesentlichen die gleichen wie die relativen Viskositäten der Spinnfasern. Die Bestimmung der auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität eines gesponnenen Filaments ist genauer als die Bestimmung der auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität eines gestreckten Filaments. An sich werden für die hierin beschriebenen Zwecke die Spinnfaser-RV-Werte angegeben und als angemessener Schätzwert der relativen Viskositäten von gestreckten Fasern angesehen. Die mit der vorliegenden Erfindung erzielbaren relativen Viskositäten der Filamente übersteigen die Werte, die bei Verfahren nach dem Stand der Technik möglich sind.
  • Die Filamente haben im gestreckten Zustand eine Fadenstärke von etwa 2 bis etwa 80 den pro Filament (dpf) (etwa 2,2 bis etwa 89 dtex pro Filament). Diese Fadenstärken werden vorzugsweise nach dem ASTM-Standardtestverfahren D 1577 gemessen.
  • Die Filamente haben im gestreckten Zustand eine Zugfestigkeit von etwa 4,0 g/den bis etwa 7,0 g/den (etwa 3,5 cN/dtex bis etwa 6,2 cN/dtex). Vorzugsweise haben die Filamente eine Zugfestigkeit von etwa 4,5 g/den bis etwa 6,5 g/den (etwa 4,0 cN/dtex bis etwa 5,7 cN/dtex). Ferner ist die prozentuale Restzugfestigkeit der Filamente (i) nach 72-stündigem Eintauchen bei 80°C in eine wäßrige Lösung von 1000 ppm NaOCl größer oder gleich 50%, (ii) nach 72-stündigem Eintauchen bei 80°C in eine wäßrige Lösung von 3% Wasserstoffperoxid größer oder gleich 50% oder (iii) nach 72-stündigem Erhitzen auf 130°C größer oder gleich 75%. Stärker bevorzugt weisen die Filamente eine prozentuale Restzugfestigkeit auf, die nach 72-stündigem Eintauchen bei 80°C in eine wäßrige Lösung von 1000 ppm NaOCl größer oder gleich 50% ist. Am stärksten bevorzugt haben die Filamente eine prozentuale Restzugfestigkeit, die (i) nach 72-stündigem Eintauchen bei 80°C in eine wäßrige Lösung von 1000 ppm NaOCl größer oder gleich 50% ist, (ii) nach 72-stündigem Eintauchen bei 80°C in eine wäßrige Lösung von 3% Wasserstoffperoxid größer oder gleich 50% ist und (iii) nach 72-stündigem Erhitzen auf 130°C größer oder gleich 75% ist.
  • Für die hierin beschriebenen Zwecke ist der Begriff "Filament" als ein relativ flexibler, makroskopisch homogener Körper mit hohem Verhältnis der Länge zur Breite quer über die zu seiner Länge senkrechte Querschnittsfläche definiert. Der Filamentquerschnitt kann eine beliebige Form aufweisen, ist aber typischerweise rund. Der Begriff "Faser" wird hier austauschbar mit dem Begriff "Filament" benutzt.
  • Die Filamente können eine beliebige Länge aufweisen. Die Filamente können zu Stapelfasern mit einer Länge von etwa 1,5 bis etwa 5 Zoll (etwa 3,8 cm bis etwa 12,7 cm) geschnitten werden.
  • Die Stapelfaser kann gerade (d. h. nicht gekräuselt) sein oder mit einer Kräuselfrequenz (oder Biegewiederholungsfrequenz) von etwa 3,5 bis etwa 18 Kräuselungen pro Zoll (etwa 1,4 bis etwa 7,1 Kräuselungen pro cm) gekräuselt werden.
  • VORRICHTUNGEN UND VERFAHREN FÜR FESTPHASENPOLYMERISATION VON POLYMERFLOCKEN
  • Die Erfindung betrifft eine Festphasenpolymerisationsvorrichtung 10 und ein Festphasenpolymerisationsverfahren für die Festphasenpolymerisation von Flocken aus dem Polymer, das sich zur Verwendung bei der Herstellung der Filamente eignet.
  • Die Polymerflocken können unter Anwendung von dem Fachmann bekannten diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Polymerisationsverfahren hergestellt, pelletiert und dann in die Festphasenpolymerisationsvorrichtung 10 eingetragen werden. Wie in 1 dargestellt, wird nach einem typischen Beispiel ein(e) Polyamidsalzgemisch/-lösung in einem Salzspeicherbehälter 2 gespeichert. Das Salzgemisch/die Lösung wird aus dem Speicherbehälter 2 in einen Polymerisator 4 eingespeist, wie z. B. einen Durchlaufpolymerisator oder Chargenautoklaven. Die gewünschten, oben erwähnten Zusatzstoffe zuzüglich mindestens eines der früher erwähnten Polyamidierungskatalysatoren können gleichzeitig mit dem (der) Salzgemisch/-lösung oder getrennt zugesetzt werden. Im Polymerisator 4 wird das (die) Salzgemisch/-lösung unter Druck in einer dem Fachmann bekannten, im wesentlichen sauerstofffreien Inertgasatmosphäre erhitzt. Das (die) Salzgemisch/-lösung wird zu geschmolzenem Polymer polymerisiert, das aus dem Polymerisator 4 extrudiert wird, beispielsweise in Strangform. Der extrudierte Polymerstrang wird zu einem festen Polymerstrang abgekühlt und einem Granulator 6 zugeführt, der das Polymer zu Flocken zerschneidet, gießt oder granuliert.
  • Weitere Begriffe, die zur Bezeichnung dieser "Flocken" benutzt werden, sind unter anderem Pellets und Granulate. Die meisten herkömmlichen Formen und Größen der Flocken eignen sich zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung. Eine typische Form und Größe ist eine Kissenform mit Abmessungen von etwa 3/8 Zoll (9,5 mm) × 3/8 Zoll (9,5 mm) × 0,1 Zoll (0,25 mm). Als Alternative sind Flocken in Form von geraden Kreiszylindern mit Abmessungen von etwa 90 Mil × 90 Mil (2,3 mm × 2,3 mm) zweckdienlich. Daher dürfte erkennbar sein, daß das Polyamid in anderen Teilchenformen als Flocken geformt und in die Festphasenpolymerisationsvorrichtung 10 eingespeist werden kann, und daß alle derartigen Teilchenformen dem erfindungsgemäßen verbesserten Festphasenpolymerisationsverfahren zugänglich sind.
  • Die Polymerflocken weisen einen oder mehrere von den früher erwähnten Polyamidierungskatalysatoren auf, die in den Flocken dispergiert sind. Die Flocken weisen eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von etwa 40 bis etwa 60 auf. (Diese läßt sich in ein Zahlengemitteltes Molekulargewicht im Bereich von etwa 10000 bis etwa 14000 umrechnen.) Stärker bevorzugt haben die Flocken eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von etwa 40 bis etwa 50. Am stärksten bevorzugt haben die Flocken eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von etwa 45 bis etwa 50. Ferner können die Flocken variable Anteile an absorbiertem Wasser enthalten.
  • Die Festphasenpolymerisationsvorichtung 10 weist eine Festphasenpolymerisationseinheit 12 und ein in Reihe geschaltetes regeneratives Trocknungssystem 14 mit doppeltem Trockenmittelbett auf. Die Festphasenpolymerisationseinheit 12 weist einen Festphasenpolymerisationsbehälter 16 und ein Gassystem 18 auf.
  • Der Festphasenpolymerisationsbehälter 16, dem Fachmann sonst als Flockenkonditioniervorrichtung bekannt, weist auf: einen Flockeneinlaß 20 zur Aufnahme der Flocken, einen Flockenauslaß 22 zur Entnahme der Flocken nach der Festphasenpolymerisation im Festphasenpolymerisationsbehälter 16, einen Gaseinlaß 24 zur Aufnahme von umlaufendem Gas und einen Gasauslaß 26 zum Ablassen des Gases. Der Flockeneinlaß 20 befindet sich am oberen Ende des Festphasenpolymerisationsbehälters 16. Der Flockenauslaß 22 befindet sich am Boden des Festphasenpolymerisationsbehälters 16. Der Gaseinlaß 24 befindet sich in Bodennähe des Festphasenpolymerisationsbehälters 16. Dagegen befindet der Gasauslaß 26 in der Nähe des oberen Endes des Festphasenpolymerisationsbehälters 16. Die Flocken können chargenweise oder kontinuierlich in den Flockeneinlaß 20 der Festphasenpolymerisationsvorrichtung 10 eingetragen werden. Die Flocken können mit Raumtemperatur oder vorgewärmt in die Festphasenpolymerisationsvorrichtung 10 eingebracht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Festphasenpolymerisationsbehälter 16 bis zu etwa 15000 lb (6800 kg) Flocken enthalten.
  • Das Gassystem 18 dient zum Umwälzen von im wesentlichen sauerstofffreiem Inertgas, wie z. B. Stickstoff, Argon oder Helium, in den Gaseinlaß 24, durch Zwischenräume zwischen den Flocken im Festphasenpolymerisationsbehälter 16, wodurch es mit den Flocken in Kontakt kommt, und dann aus dem Gasauslaß 26. Auf diese Weise zirkuliert das Gas aufwärts durch den Festphasenpolymerisationsbehälter 16 im Gegenstrom zur Flockenströmungsrichtung, wenn bei dem Verfahren ständig Flocken in den Flockeneinlaß 20 eingetragen und Flocken aus dem Flockenauslaß 22 des Festphasenpolymerisationsbehälters 16 ausgetragen werden. Das bevorzugte Gas ist Stickstoff. Es können auch Atmosphären eingesetzt werden, die andere Gase enthalten, zum Beispiel Stickstoff mit niedrigen Kohlendioxidanteilen. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff "im wesentlichen sauerstofffreies" Gas ein Gas, das höchstens etwa 5000 ppm Sauerstoff enthält, wenn es für den Einsatz bei Temperaturen in der Größenordnung von 120°C vorgesehen ist, bis hinab zu einem Gehalt von höchstens etwa 500 ppm Sauerstoff für Anwendungen in der Nähe von 200°C und einem Gehalt von nur wenigen hundert ppm Sauerstoff für bestimmte Anwendungen, die hochempfindlich gegen Oxidation sind.
  • Das Gassystem 18 weist auf: ein Filter 28 zum Abscheiden und Entfernen von Staub und/oder Polymerfeingut aus dem Gas, ein Gasgebläse 30 zum Umwälzen des Gases, einen Erhitzer 32 zum Erhitzen des Gases und eine erste Rohrleitung 34, die hintereinander und der Reihe nach den Gasauslaß 26, das Filter 28, das Gebläse 30, den Erhitzer 32 und den Gaseinlaß 24 miteinander verbindet.
  • Das Filter 28 entfernt Feinstaub, der im allgemeinen flüchtige Oligomere aufweist, die aus den Flocken entfernt und danach mit der Abkühlung des Gases ausgefällt worden sind. Ein geeignetes Filter 28 ist ein Teilchenzyklonabscheider, der umlaufendes Gas auf eine Platte auftreffen läßt, wodurch Feststoffe abgeschieden werden, wie z. B. von Robert H. Perry und Cecil H. Chilton in Chemical Engineer's Handbook, 5. Aufl., S. 20–81 bis 20–87, McGraw-Hill Book Company, NY, NY, veröffentlicht 1973, beschrieben. Alternativ sind Filter von Nennsiebgröße von 40 μm oder weniger ausreichend, um das feinkörnige Pulver zu entfernen, das in dem Prozeß entstehen kann. Vorzugsweise werden die flüchtigen Oligomere entfernt, bevor das Gas durch Trockenmittelschichten des Trocknungssystems 14 fließt, da sie während der Regenerierung des Trockenmittels eine Brandgefahr darstellen können.
  • Vorzugsweise ist das Gebläse 30 so angepaßt, daß es eine im wesentlichen konstante Gasmenge pro Zeiteinheit durch den Festphasenpolymerisationsbehälter 16 pumpt und dabei den Gasdruck im Trocknungssystem 14 auf etwa 2 psig bis etwa 10 psig (etwa 14 kPa bis etwa 70 kPa) hält, um Gasdurchfluß und Überdruck im Festphasenpolymerisationsbehälter 16 aufrechtzuerhalten. Das Gebläse 30 kann das umlaufende Gas um mehrere Grad Celsius oder mehr aufheizen, je nach Fabrikat und Modell des eingesetzten Gebläses 30. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gebläse 30 so angepaßt, daß es Gas durch den Festphasenpolymerisationsbehälter 16 mit einer Geschwindigkeit von etwa 800 bis etwa 1800 Kubikfuß unter Normalbedingungen (etwa 23 m3/min bis etwa 51 m3/min) umwälzt. Der Gasdurchfluß wird niedrig genug gehalten, um eine Fluidisation der Flocken auszuschließen.
  • Der Erhitzer 32 ist so angepaßt, daß er das Gas im Festphasenpolymerisationsbehälter 16 auf eine Temperatur von etwa 120°C bis etwa 200°C, vorzugsweise von etwa 145°C bis etwa 190°C, und besonders bevorzugt auf etwa 150°C bis etwa 180°C erhitzt. Das Gas wird im allgemeinen erhitzt, um die Wärmeenergie zum Erhitzen der Flocken bereitzustellen. Am Gaseinlaß 24 erfordern Temperaturen unterhalb etwa 120°C eine zu lange Verweildauer der Flocken im Festphasenpolymerisationsbehälter 16 und/oder die Verwendung von unerwünscht großen Festphasenpolymerisationsbehältern. Höhere Gaseinlaßtemperaturen als 200°C können zur thermischen Zersetzung und Agglomeration der Flocken führen. Die Temperatur des im Festphasenpolymerisationsbehälter 16 vorhandenen Gases bis zum Gasauslaß 26 kann bei oder unterhalb 100°C liegen und erfordert eine Wiedererwärmung durch den Erhitzer 32 vor dem Wiedereintritt in den Festphasenpolymerisationsbehälter 16.
  • Das in Reihe geschaltete regenerative Trocknungssystem 14 mit doppeltem Trockenmittelbett ist parallel zur ersten Rohrleitung 34 zwischen dem Gebläse 30 und dem Gaseinlaß 24 geschaltet. Das Trocknungssystem 14 dient zum Trocknen des umlaufenden Gases und erhöht den Wasserentzug aus den Flocken im Festphasenpolymerisationsbehälter 16. Der Wasserentzug steuert seinerseits die Kondensationsreaktion der Polyamidflocken zu einer höheren relativen Viskosität. Auf diese Weise dient das Trocknungssystem 14 zum Trocknen und zur Erniedrigung der Taupunkttemperatur zumindest eines Teils des umlaufenden Gases, so daß die Taupunkttemperatur des Gases am Gaseinlaß 24 nicht höher als etwa 20°C ist. Stärker bevorzugt beträgt die Taupunkttemperatur des Gases am Gaseinlaß 24 etwa –20°C bis etwa 20°C. Am stärksten bevorzugt beträgt die Taupunkttemperatur des Gases am Gaseinlaß 24 etwa 5°C bis etwa 20°C. Die Taupunkttemperatur des Gases, das durch den Gasauslaß 26 aus dem Festphasenpolymerisationsbehälter 16 austritt, kann über 30°C liegen und erfordert eine Trocknung. Der Anteil des Gases, der durch das Trocknungssystem 14 geleitet wird, kann bis zu 100% des gesamten Gasstroms betragen, der durch den Festphasenpolymerisationsbehälter 16 umgewälzt wird. Wenn jedoch weniger als 100% des gesamten Gasstroms durch das Trocknungssystem 14 umgeleitet werden, dann kann die Taupunkttemperatur am Gaseinlaß 24 mit einem Trocknungssystem von niedrigerer Kapazität, das daher weniger teuer ist, genauer gesteuert werden. Ferner ergibt die Einstellung des zu trocknenden Gasanteils eine Feinmengenregelung zur Auswahl und Steuerung der relativen Viskosität der aus dem Festphasenpolymerisationsbehälter 16 entfernten Flocken. Derartige Einstellungen bieten ein nützliches Mittel zur Herstellung von Flocken mit einheitlicher relativer Viskosität. Daher beträgt der durch das Trocknungssystem 14 geleitete Gasanteil stärker bevorzugt etwa 50% bis etwa 100% des gesamten, durch den Festphasenpolymerisationsbehälter 16 ungewälzten Gasstroms. Am stärksten bevorzugt beträgt der durch das Trocknungssystem 14 geleitete Gasanteil etwa 70% bis etwa 90% des gesamten, durch den Festphasenpolymerisationsbehälter 16 umgewälzten Gasstroms.
  • Vorzugsweise wird das Trocknungssystem 14 parallel zur ersten Rohrleitung 34 und zwischen das Gebläse 30 und den Erhitzer 32 geschaltet. In der ersten Rohrleitung 34 kann ein Regelventil 36 zwischen dem Gebläse 30 und dem Erhitzer 32 angeschlossen werden. Dann kann das Trocknungssystem 14 parallel zu dem Regelventil 36 geschaltet werden.
  • Das Trocknungssystem 14 weist auf: ein wahlfreies erstes Ventil 38, einen wahlfreien Gasdurchflußmesser 40, ein wahlfreies zweites Ventil 42, einen in Reihe geschalteten regenerativen Trockner 50 mit doppeltem Trockenmittelbett, ein wahlfreies drittes Ventil 52, ein wahlfreies viertes Ventil 54 und ein zweite Rohrleitung 56, die ihrerseits die erste Rohrleitung 34 (vorzugsweise zwischen dem Gebläse 30 und dem Regelventil 36), das wahlfreie erste Ventil 38, den wahlfreien Gasdurchflußmesser 40, das wahlfreie zweite Ventil 42, den in Reihe geschalteten regenerativen Trockner 50 mit doppeltem Trockenmittelbett, das wahlfreie dritte Ventil 52, das wahlfreie vierte Ventil 54 und die erste Rohrleitung 34 (vorzugsweise zwischen dem Regelventil 36 und dem Erhitzer 32) miteinander verbindet. Das erste und das vierte Ventil 38, 54 sind nützlich, wenn man das Trocknungssystem 14 für Wartungsarbeiten abtrennen möchte. An sich können das erste und das vierte Ventil 38, 54 beispielsweise handbetätigte Drosselventile sein, die zum Gebrauch entweder in voll geöffneter oder voll geschlossener Stellung konstruiert sind. Das zweite und das dritte Ventil 42, 52 sind nützlich, wenn man den Trockner 50 zur Wartung oder zum Austausch des Trockners 50 vom übrigen Trocknungssystem 14 abtrennen möchte. Das zweite und das dritte Ventil 42, 52 können beispielsweise handbetätigte Trennventile sein.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des in Reihe geschalteten regenerativen Trockners 50 mit doppeltem Trockenmittelbett, der auf Betrieb in einer ersten Betriebsart eingestellt ist. Der Trockner 50 weist auf: eine erste Gasleitung 61, eine zweite Gasleitung 62, eine dritte Gasleitung 63, eine vierte Gasleitung 64, eine fünfte Gasleitung 65, eine sechste Gasleitung 66 und eine siebte Gasleitung 67. Die erste, zweite, dritte und vierte Gasleitung 61–64 enthalten jeweils ein erstes Magnetventil 71–74 und ein zweites Magnetventil 81–84. Die fünfte Leitung 65 verbindet eine erste Verbindungsstelle 90 der ersten Leitung 61 und der zweiten Leitung 62 und eine zweite Verbindungsstelle 92 der dritten Leitung 63 und der vierten Leitung 64. Ein erstes Trockenmittelbett 94 ist in der fünften Leitung 65 angeschlossen. Die sechste Leitung 66 verbindet eine zweite Verbindungsstelle 96 der ersten Leitung 61 und der zweiten Leitung 62 und eine zweite Verbindungsstelle 98 der dritten Leitung 63 und der vierten Leitung 64 miteinander. Ein zweites Trockenmittelbett 100 ist in der sechsten Leitung 66 angeschlossen. Die siebte Leitung 67 verbindet ihrerseits die dritte Leitung 63 zwischen ihrem ersten Magnetventil 73 und ihrem zweiten Magnetventil 83, einen Kühlkondensator 102, ein Flüssigkeitsfilter 104 und die vierte Leitung 64 zwischen ihrem ersten Magnetventil 74 und ihrem zweiten Magnetventil 84. An den Kondensator 102 und das Flüssigkeitsfilter 104 sind Abflußleitungen 106 angeschlossen, um Flüssigkeit abfließen zu lassen. Ein Ventil 108 kann so angeordnet werden, daß die Abflußleitungen 106 vorübergehend geschlossen werden, wenn dies gewünscht wird. Ein Ende 106 der zweiten Rohleitung 56 wird an die zweite Leitung 62 zwischen ihrem ersten Magnetventil 72 und ihrem zweiten Magnetventil 82 angeschlossen. Ein anderes Ende 108 der zweiten Rohleitung 56 wird an die erste Leitung 61 zwischen ihrem ersten Magnetventil 71 und ihrem zweiten Magnetventil 81 angeschlossen. Nach dem Anschluß des Endes 108 der zweiten Rohrleitung 56 an die erste Leitung 61 wird die zweite Rohleitung 56 der Reihe nach an ein wahlfreies Taupunkttemperaturmeßgerät 110 zur Messung der Gasfeuchtigkeit, ein wahlfreies Teilchenfilter 112 und dann an das zweite wahlfreie Trennventil 52 angeschlossen. Die erste Gasleitung 61 ist an den Verbindungsstellen 90 und 96 parallel zur zweiten Gasleitung 62 geschaltet. Die dritte Gasleitung 63 ist an den Verbindungsstellen 92 und 98 parallel zur vierten Gasleitung 64 geschaltet.
  • In der in 2 dargestellten ersten Betriebsart wird das Regelventil 36, wenn notwendig, so eingestellt, daß zumindest ein Teil des gesamten Umlaufgases durch das Ventil 38 der zweiten Rohleitung 56 zum Trockner 50 fließt. Ferner sind in der ersten Betriebsart alle ersten Magnetventile 71–74 offen und alle zweiten Magnetventile 81–84 geschlossen. In dieser Betriebsart pumpt das Gebläse 30 der Reihe nach Gas durch die zweite Rohleitung 56, das erste Magnetventil 72 in der zweiten Leitung 62, das erste Trockenmittelbett 94, das erste Magnetventil 73 in der dritten Leitung 63, den Kondensator 102, das Flüssigkeitsfilter 104, das erste Magnetventil 74 in der vierten Leitung 64, das zweite Trockenmittelbett 100, das erste Magnetventil 71 in der ersten Leitung 61, das wahlfreie Taupunkttemperaturmeßgerät 110 und die übrige zweite Rohleitung 56 zurück zur ersten Rohleitung 34. Auf diese Weise werden in der ersten Betriebsart das erste Trockenmittelbett 94 und das zweite Trockenmittelbett 100 für einen Betrieb in Reihenschaltung geschaltet. Mit anderen Worten, beide Betten 94, 100 sind insofern gleichzeitig angeschlossen, als die Restwärme des umlaufenden Gases beim Durchgang des heißen Gases durch das erste Trockenmittelbett 94 das erste Trockenmittelbett 94 trocknet und dadurch regeneriert, während das zweite Trockenmittelbett 100 das Gas trocknet, das bereits durch den Kondensator 102, der das Gas abkühlt und abtrennt und Flüssigkeit aus dem Gas entfernt, weitgehend getrocknet worden ist. Das Flüssigkeitsfilter 104 entfernt kleine restliche Flüssigkeitströpfchen aus dem Gas. Das bereits regenerierte zweite Trockenmittelbett 100 absorbiert Flüssigkeit und entfernt noch mehr Flüssigkeit aus dem Gas, indem es dessen Taupunkttemperatur auf einen so tiefen Wert wie –40°C absenkt.
  • Wenn nach einer festgesetzten Zeitspanne das erste Trockenmittelbett 94 durch die Wärme des Gases getrocknet und das zweite Trockenmittelbett 100 gesättigt wird oder auf andere Weise wegen der von ihm absorbierten Flüssigkeit regeneriert werden muß, dann veranlaßt eine Bedienungsperson oder ein automatischer Regler (nicht dargestellt) das Schließen der ersten Magnetventile 71–74 und das Öffnen der zweiten Magnetventile 81–84. Diese zweite Betriebsart ist in 3 dargestellt. In dieser Betriebsart pumpt das Gebläse 30 Gas der Reihe nach durch die zweite Rohrleitung 56, das zweite Magnetventil 82 in der zweiten Leitung 62, das zweite Trockenmittelbett 100, das zweite Magnetventil 83 in der dritten Leitung 63, den Kondensator 102, das Flüssigkeitsfilter 104, das zweite Magnetventil 84 in der vierten Leitung 64, das erste Trockenmittelbett 94, das zweite Magnetventil 81 in der ersten Leitung 61, das wahlfreie Taupunkttemperaturmeßgerät 110 und die restliche zweite Rohrleitung 56 zurück zur ersten Rohrleitung 34. Auf diese Weise werden auch in der zweiten Betriebsart das erste Trockenmittelbett 94 und das zweite Trockenmittelbett 100 hintereinander geschaltet, aber in einer Gasdurchflußrichtung, die derjenigen in der ersten Betriebsart entgegengesetzt ist. In der zweiten Betriebsart wird durch die Restwärme des umlaufenden Gases das zweite Trockenmittelbett 100 beim Durchgang des heißen Gases durch das zweite Trockenmittelbett 100 getrocknet und dadurch regeneriert. Der Kondensator 102 trocknet das Gas, indem er es abkühlt und trennt und Flüssigkeit aus dem Gas entfernt. Das Flüssigkeitsfilter 104 entfernt kleine restliche Flüssigkeitströpfchen aus dem Gas. In der zweiten Betriebsart absorbiert das bereits in der ersten Betriebsart regenerierte erste Trockenmittelbett 94 Flüssigkeit und entfernt noch mehr Flüssigkeit aus dem Gas.
  • Durch die Nutzung der Restwärme des umlaufenden Gases zur Regenerierung eines der Trockenmittelbetten 94, 100, während das andere gerade zum Trocknen des Gases genutzt wird, entfällt die Notwendigkeit, ein Bett abzutrennen, um es mit separaten Geräten zu regenerieren, wie z. B. mit einem Filter, einem Gebläse und einem Erhitzer. Als Ergebnis spart die vorliegende Erfindung Kosten und Ressourcen gegenüber derartigen Offline-Systemen.
  • Das erste Trockenmittelbett 94 und das zweite Trockenmittelbett 100 enthalten ein absorbierendes Molekularsieb, wie z. B. Natriumalumosilicat, Kaliumnatriumalumosilicat und Calciumnatriumalumosilicat oder dergleichen, um das Gas auf die erforderlichen Taupunkttemperaturen zu trocknen. Bevorzugte Trockenmittel werden im allgemeinen durch Erhitzen auf mindestens etwa 100°C im Verlauf von etwa 20 Minuten oder mehr regeneriert, was bei der vorliegenden Erfindung durch die Wärme bewerkstelligt wird, die durch den Erhitzer 32 und möglicherweise durch das Gebläse 30 erzeugt wird. Ein für den Einsatz im Trocknungssystem 14 geeigneter Trockner 50 ist der Sahara Dryer, Modell-Nummer SP-1800, im Handel erhältlich von Henderson Engineering Company, Sandwich, Illinois. Dieser Sahara Dryer hat eine Kapazität von etwa 1000 Kubikfuß/min (28 m3/min). Wenn eine größere Kapazität gewünscht wird, kann ein Trockner mit größerer Kapazität eingesetzt werden, oder zwei oder mehrere Sahara Dryer, Modell-Nummer SP-1800, können innerhalb des Trocknungssystems 14 parallel geschaltet werden.
  • Der durch das Trocknungssystem 14 fließende Gasanteil fließt weiter durch die zweite Rohrleitung 56 und wird in der ersten Rohrleitung 34 mit etwa umlaufendem Gas vereinigt, das nicht durch das Trocknungssystem 14 geleitet wurde.
  • Wie wieder aus 1 ersichtlich, kann die Festphasenpolymerisationsvorrichtung 10 wahlweise ein Taupunkttemperaturmeßgerät 120 aufweisen, das zur Messung der Taupunkttemperatur des vereinigten Gasstroms in der ersten Rohrleitung 34 in Strömungsrichtung hinter dem Trocknungssystem 14 an die erste Rohrleitung 34 angeschlossen ist. Das Taupunkttemperaturmeßgerät 120 kann in Strömungsrichtung hinter dem Trocknungssystem 14 an die erste Rohrleitung 34 angeschlossen werden, entweder vor (wie in 1 dargestellt) oder hinter dem Erhitzer 120. In einem wie im anderen Fall sollte das Taupunkttemperaturmeßgerät 120 dicht genug am Gaseinlaß 24 angeordnet werden, um eine Messung der Temperatur am Gaseinlaß 24 zu liefern.
  • Die Festphasenpolymerisationsvorrichtung 10 ist so angepaßt, daß im Festphasenpolymerisationsbehälter 16 eine Festphasenpolymerisation der Flocken auftritt, welche die auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität der Flocken erhöht, während das Gas gefiltert, getrocknet, erhitzt und bei einer Temperatur von etwa 120°C bis etwa 200°C etwa 4 Stunden bis etwa 24 Stunden lang durch die Zwischenräume zwischen den Flocken im Festphasenpolymerisationsbehälter 16 umgewälzt wird und dadurch mit den Flocken in Kontakt kommt, wonach aus dem Flockenauslaß 22 Flocken mit einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität von mindestens etwa 90 entnommen werden können. Stärker bevorzugt beträgt die Verweildauer der Flocken im Festphasenpolymerisationsbehälter 16 etwa 5 Stunden bis etwa 15 Stunden, am stärksten bevorzugt etwa 7 Stunden bis etwa 12 Stunden. Vorzugsweise geht das Trocknen der Flocken im Festphasenpolymerisationsbehälter 16 während der gesamten Verweildauer weiter. Stärker bevorzugt weisen die aus dem Flockenauslaß 22 entnommenen Flocken eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von etwa 90 bis etwa 120 auf, am stärksten bevorzugt von etwa 95 bis etwa 105.
  • Das Festphasenpolymerisationsverfahren weist die folgenden Schritte auf. Erstens werden die Flocken in den Festphasenpolymerisationsbehälter 16 eingespeist. Zweitens werden Staub und/oder Polymerfeingut durch das Filter 28 abgetrennt und aus dem Gas entfernt. Drittens wird zumindest ein Anteil des Gases mit dem hintereinander geschalteten regenerativen Trocknungssystem 14 mit doppeltem Trockenmittelbett getrocknet, so daß das in den Festphasenpolymerisationsbehälter 16 eintretende Gas eine Taupunkttemperatur von nicht mehr als 20°C aufweist. Viertens wird das Gas durch den Erhitzer 32 auf eine Temperatur von etwa 120°C bis etwa 200°C erhitzt. Fünftens wird das gefilterte, getrocknete, erhitzte Gas durch das Gebläse 30 etwa 4 bis 24 Stunden durch Zwischenräume zwischen den Flocken im Festphasenpolymerisationsbehälter 16 umgewälzt. Sechstens werden die Flocken mit einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität von mindestens etwa 90 aus dem Flockenauslaß 22 des Festphasenpolymerisationsbehälters 16 entnommen.
  • Die Flocken mit einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität von mindestens etwa 90 können mit der gleichen Geschwindigkeit aus dem Flockenauslaß 22 entnommen werden, mit der Flocken in den Flockeneinlaß 20 eingespeist werden, um das Flockenvolumen im Festphasenpolymerisationsbehälter 16 im wesentlichen konstant zu halten.
  • ERFAHREN ZUR SCHMELZPHASENPOLYMERISATION VON GESCHMOLZENEM POLYMER
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Schmelzphasenpolymerisationsverfahren für die Schmelzphasenpolymerisation von geschmolzenem Polymer zur Herstellung der Filamente. Das Schmelzphasenpolymerisationsverfahren weist die folgenden Schritte auf.
  • Wie in den 1 und 4 dargestellt, kann die Festphasenpolymerisationsvorrichtung 10 wahlweise mit einer Flockenzuführeinrichtung 130 gekoppelt werden, die ihrerseits so gekoppelt ist, daß sie die Polyamidpolymerflocken mit einer Temperatur von etwa 120°C bis etwa 180°C in einen nicht entgasten Schmelzextruder 132 einspeist. Die Flockenzuführeinrichtung 130 kann z. B. eine Schwerkraftzuführungs- oder Volumendosiereinrichtung sein. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Zuführeinrichtung 130 eine dosierte Flockenmenge im Bereich von etwa 1400 lb/h bis etwa 1900 lb/h (635 kg/h bis etwa 862 kg/h) in den Schmelzextruder 132 eintragen. Die in den Schmelzextruder 132 eingetragenen Polyamidflocken weisen eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von etwa 90 bis etwa 120 und einen innerhalb der Flocken dispergierten Polyamidierungskatalysator auf. Vorzugsweise haben die Flocken eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von etwa 95 bis etwa 105. In den Schmelzextruder 132 können Stabilisatoren oder andere Zusatzstoffe zugesetzt werden. Wasser kann im Schmelzextruder 132 zur genauen Steuerung der relativen Viskosität in den entstehenden Filamenten zugesetzt werden. Aus der Festphasenpolymerisationseinheit 10 entnommene Flocken werden in den Schmelzextruder 130 zugeführt. Der Schmelzextruder kann ein Einschnecken-Schmelzextruder sein, aber vorzugsweise wird ein Doppelschnecken-Schmelzextruder verwendet. Ein geeigneter Doppelschnecken-Schmelzextruder ist in der Schmelzextrudereinheit, Modell-Nummer ZSK 120, enthalten, im Handel erhältlich von Krupp, Werner und Pfliederer Corporation, Ramsey, New Jersey.
  • Die Flocken werden in dem Schmelzextruder 132 geschmolzen, und das geschmolzene Polymer wird aus einem Auslaß 134 des Schmelzextruders 132 in eine Transferleitung 136 extrudiert. Eine Motoreinheit 138 dreht eine oder mehrere Schneckenvorrichtungen im Schmelzextruder 132, wodurch sich wegen der mechanischen Arbeit der Schnecke(n) die Temperatur des Polymers erhöht. Wie dem Fachmann bekannt, erhalten Zubehörvorrichtungen, zu denen Isolier- und/oder Heizelemente gehören, Temperaturzonen entlang dem Schmelzextruder 132 aufrecht und lassen ausreichend Wärme zum Schmelzen, aber nicht zum Überhitzen des Polymers durch. Diese Zubehörvorrichtungen sind Teil der oben erwähnten Schmelzextrudereinheit, die im Handel von Krupp, Werner und Pfliederer Corporation, Ramsey, New Jersey, beziehbar ist. Ferner erfährt das Polymer eine Schmelzphasenpolymerisation im Schmelzextruder 132 und der Transferleitung 136, welche die Temperatur des Polymers erhöht. Als solche beträgt die Temperatur des geschmolzenen Polymers in der Transferleitung 136 an einem Punkt P1 im Abstand von etwa 5 Fuß (1,5 m) vom Auslaß 134 des Schmelzextruders 132 etwa 290°C bis etwa 300°C, vorzugsweise etwa 291°C bis etwa 297°C. Ein Temperatursensor 140 kann am Punkt P1 an die Transferleitung 136 angeschlossen werden, um diese Temperatur zu messen.
  • Das extrudierte geschmolzene Polymer wird, beispielsweise durch eine Förderpumpe 142, durch die Transferleitung 136 zu mindestens einer Spinndüse 151, 152 mindestens einer Spinnmaschine gefördert. Die Transferleitung 136 schließt eine Röhre 144 und ein Verteilerstück 146 ein. Die Röhre 136 verbindet den Schmelzextruder 132 mit dem Verteilerstück 146. Das Verteilerstück 146 stellt den Anschluß an jede der Spinndüsen 151, 152 her. Die Temperatur in der Transferleitung 136 (oder genauer gesagt, im Verteilerstück 146 der Transferleitung 136) an Punkten P2, P2' innerhalb eines Abstands von 5 Fuß (1,5 m) von den Spinndüsen 151, 152 beträgt etwa 292°C bis etwa 305°C, vorzugsweise etwa 294°C bis etwa 303°C. Zusätzliche Temperaturfühler 148, 150 können an den Punkten P2 und P2' an das Verteilerstück 146 angeschlossen werden, um die Temperaturen an diesen Punkten zu messen. Ein weiterer Temperaturfühler 154 kann am Punkt P3 zwischen der Förderpumpe 142 und dem Verteilerstück 146 an die Transferleitung 163 angeschlossen werden, um eine zusätzliche Temperaturmessung zu erhalten. Die Verweildauer des geschmolzenen Polymers im Schmelzextruder 132 und der Transferleitung 136 beträgt etwa 3 bis etwa 15 Minuten, vorzugsweise etwa 3 bis etwa 10 Minuten.
  • Dosierpumpen 161, 162 pressen das geschmolzene Polymer vom Verteilerstück 146 durch Spinnfilterpakete 164, 166 und dann durch die Spinndüsen 151, 152, die jeweils eine Vielzahl von durch die Spinndüse 151, 152 durchgehenden Kapillaren aufweisen, wodurch das geschmolzene Polymer durch die Kapillaren zu einer Vielzahl von Filamenten 170 gesponnen wird, die eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität der Spinnfaser von mindestens etwa 140, vorzugsweise etwa 140 bis etwa 190, und am stärksten bevorzugt etwa 145 bis etwa 170 aufweisen.
  • Vorzugsweise wird das geschmolzene Polymer durch eine Vielzahl der Spinndüsen 151, 152 versponnen, wobei jede Spinndüse 151, 152 mehrere Filamente 170 bildet.
  • Die Filamente 170 aus jeder Spinndüse 151, 152 werden typischerweise durch einen Luftstrom (in 4 durch Pfeile dargestellt) quer zur Länge der Filamente 170 abgeschreckt, durch eine Bündelungseinrichtung 172 zusammengeführt, mit einem Spinn-Schmierzusatz beschichtet und zu einem endlosen Spinnkabel 176 zusammengefaßt. Die Kabel 176 werden durch Zuführwalzen 178 und wahlweise eine oder mehrere Richtungsänderungswalzen 180 gelenkt. Die Kabel 176 können zu einem größeren kombinierten endlosen Spinnkabel 182 zusammengeführt werden, das in einen Speicherbehälter 184 gefördert wird, der vom Fachmann als "Kanne" bezeichnet wird.
  • Wie aus 5 erkennbar, können die Kabel 182 durch eine Zuführwalze 186 aus mehreren Kannen 184 entnommen werden. Die Kabel 182 können durch Vorrichtungen wie z. B. Drahtschleifen 188 und/oder eine Leiterführung 190 gelenkt werden, die typischerweise eingesetzt wird, um Kabel 182 bis zu einem gewünschten Punkt auf Abstand zu halten. Die Kabel 182 können zu einem endlosen Spinnkabelband 192 vereinigt werden, wie z. B. im Punkt C in 5. Dann kann das endlose Spinnkabelband 192 durch Kontakt mit einer Streckwalze 194 gestreckt werden, die schneller rotiert als die Zuführwalze 186. Das endlose Spinnkabelband 192 kann nach einem bekannten Verfahren auf das 2,5- bis 4,0-fache gestreckt werden, um eine gestreckte Fadenstärke pro Filament (dpf) im Bereich von etwa 2 bis etwa 80 den pro Filament (etwa 2,2 dtex/f bis etwa 89 dtex/f) bereitzustellen. Das endlose Spinnkabelband 192 kann typischerweise 20 bis 200000 Endlosfäden aufweisen. Wenn aus Platzgründen erforderlich, können eine oder mehrere Richtungsänderungswalzen 196 das Kabelband 192 umlenken. Dann kann das endlose Spinnkabelband 192 durch eine Kräuselvorrichtung 198 gekräuselt werden, beispielsweise durch Pressen des endlosen Spinnkabelbands 192 in eine Stauchkammer. Dann kann das gekräuselte, gestreckte endlose Spinnkabelband durch eine Fadenschere 200 geschnitten werden und ergibt die oben beschriebenen Stapelfasem 202.
  • TESTVERFAHREN
  • In den nachstehenden Beispielen wurden die folgenden Testverfahren angewandt.
  • Relative Viskosität (RV) von Nylons bezeichnet das Verhältnis von Lösungsmittel- oder Lösungsviskositäten, die bei 25°C in einem Kapillarviskosimeter gemessen werden (ASTM D 789). Das Lösungsmittel ist Ameisensäure, die 10 Gew.-% Wasser enthält. Die Lösung besteht aus 8,4 Gew.-% Polymer, aufgelöst in dem Lösungsmittel.
  • Denier (ASTM D 1577) ist die längenbezogene Masse einer Faser, ausgedrückt als Gewicht in Gramm von 9000 Meter Faser. Das Denier wird mit einem Vibroskop von Textechno, München, Deutschland, gemessen. Denier, multipliziert mit (10/9) ist gleich Dezitex (dtex).
  • Denier-, Zugfestigkeits-, Faserabrieb- und Faserdauerbiegefestigkeitstests, die an Stapelfaserproben ausgeführt werden, erfolgen bei normalen Temperatur- und Luftfeuchtebedingungen, die durch die ASTM-Methodik vorgeschrieben werden. Präzise gesagt, bedeuten Normalbedingungen eine Temperatur von 70 ± 2°F (21 ± 1°C) und eine relative Luftfeuchte von 65% ± 2%.
  • Zugfestigkeit (ASTM D 3822) ist die maximale oder Bruchfestigkeit einer Faser, ausgedrückt als Kraft pro Querschnittsflächeneinheit. Die Zugfestigkeit wird an einem Instron, Modell 1130, beziehbar von Instron, Canton, Massachusetts, gemessen und in Gramm pro Denier (g/dtex) angegeben.
  • Bei allen Tests, die zur Vorhersage des Faserverhaltens in Druckmaschinenfilzen ausgeführt wurden (d. h. bei den Faserabriebtests, den Faserdauerbiegefestigkeitstests und den Chemikalieneinwirkungstests) wird der Spinnzusatz auf den Fasern vor den Tests entfernt, indem die Fasern in heißem Wasser mit einem Reinigungsmittel gescheuert werden.
  • Ein Faserabriebtest, der schematisch in 6 dargestellt ist, wurde entwickelt, um den Widerstand von Stapelfasern 602 gegen Abrieb zu vergleichen, wenn die Fasern 602 an einem Metalldraht 604 abgescheuert werden. Eine Stapelfaserprobe 602 wird an einem Stab 606 angebunden oder auf andere Weise befestigt, wobei ein Ende des Stabes 606 so auf einer festen Unterlage 608 montiert ist, daß sich die Stapelfasern 602 im Kontakt mit dem Draht 604 befinden. Der Draht 604 hat einen Durchmesser von 0,004 Zoll (0,01 mm) und besteht aus Edelstahl. Die Faserprobe 602 wird so montiert, daß ein Ablenkwinkel θ der Faserprobe 602 aus einer zum Draht senkrechten Linie 7° beträgt und von einer Faserprobe 602 zur anderen übereinstimmend ist. Das an dem Stab 606 befestigte Ende der Faserprobe 602 wird in Vertikalschwingungen zwischen den Punkten A und B versetzt. Eine Zugspannung von etwa 0,6 g/den (0,07 g/dtex) wird aufrechterhalten, indem am anderen Ende der Faserprobe 602 ein Gewicht 610 aufgehängt wird. Während das am Stab 606 befestigte Ende der Faserprobe 602 in Schwingung versetzt wird, wird ein kleiner Abschnitt der Faserprobe 602 (mit einer Länge von 0,035 Zoll oder 0,89 mm), der sich im Kontakt mit dem Draht 604 befindet, mit niedriger Frequenz quer über den Draht 604 hin und her bewegt. Die niedrige Frequenz minimiert den Temperatureinfluß auf den Test. Die Faserprobe 602 wird abgescheuert, bis sie reißt, und die Anzahl der Zyklen bis zum Reißen wird automatisch registriert. Bin Zyklus ist eine Hin- und Her-Bewegung der Faserprobe 602 im Kontakt mit dem Draht 604. Zehn Fasern pro Probe werden getestet, und eine mittlere Zykluszahl bis zum Reißen der zehn getesteten Fasern in der Probe wird angegeben.
  • Bei dem in 7 dargestellten Faserdauerbiegefestigkeitstest wird eine Faser 702 wiederholt in einem Halbkreis 704 von 180° über einen ortsfesten Wolframdraht 706 von 0,003 Zoll (0,08 mm) Durchmesser gebogen. Ein Ende der Faser 702 wird mit einer Klammer (nicht dargestellt) oder auf andere Weise an einem Stab 708 auf einem Prüfstand (nicht dargestellt) befestigt. Die Faser 702 wird dann vertikal aufgehängt, so daß sie den Draht auf einer dem Halbkreis 704 entgegengesetzten Seite des Drahtes berührt. Das andere Ende des Faser 702 wird durch Anbringen eines Gewichts 710 und freies Aufhängen der Faser 702 gespannt. Typischerweise wird für Nylonfasern eine Zugspannung von 0,6 g/den (0,7 g/dtex) benutzt. Um die erhöhte Festigkeit der Fasern mit hohem Molekulargewicht zu berücksichtigen, wurde die Zugspannung auf 0,9 g/den (1,0 g/dtex) erhöht. Dadurch verkürzt sich die Testdauer auf eine angemessene Zeitspanne. Sobald der Test beginnt, wird der Stab 708 so hin und her bewegt, daß die Fasern entlang dem Halbkreisbogen von 180° gebogen werden. Die Frequenz dieser Bewegung ist hoch. Für einen Test werden insgesamt 21 Fasern montiert. Nachdem 11 Fasern ausgefallen (gerissen) sind, wird der Test automatisch gestoppt. Der Test wird für jede Probe dreimal durchgeführt, und der Mittelwert der drei Tests wird aufgezeichnet und als Medianwert der Zykluszahl bis zum Reißen angegeben. Zur Beurteilung der Fasern wird ein Medianwert benutzt, da die Erfahrung zeigt, daß für eine gegebene Probe ein kleiner Prozentsatz der Fasern eine extrem hohe Zykluszahl überdauen kann. Diese wenigen Fasern können den Durchschnittswert asymmetrisch machen und verlängern außerdem die Testdauer in übertriebenem Maße.
  • Bei Chemikalieneinwirkungstests werden Stapelfaserproben wäßrigen Lösungen von 3% Wasserstoffperoxid und 1000 ppm Natriumhypochlorit ausgesetzt. Wasserstoffperoxid und Natriumhypochlorid simulieren die stark oxidierenden Medien unter typischen Papierherstellungsbedingungen. Diese Testkonzentrationen sind jedoch viel höher, als sie typischerweise in einer Papiermaschine auftreten würden. Diese höheren Konzentrationen vergrößern Differenzen in der Festigkeitsretention der Fasern. Stapelfaserproben werden 72 Stunden lang exponiert Die Temperatur wird mit Hilfe eines Heißwasserbades auf 80°C gehalten. Nach 72 Stunden werden die Fasern mit Umgebungsluft getrocknet. Die Wärmeeinwirkungstests werden ausgeführt, indem kleine Faserproben in einem Ofen 72 Stunden lang einer Temperatur von 130°C ausgesetzt werden. Die Temperatur von 130°C ist erheblich höher als die Werte, denen die Faser in einer typischen Papiermaschine ausgesetzt wäre. Im Falle der Chemikalien- und Wärmeeinwirkungstests werden an den exponierten Fasern Denier-(dtex-) und Instron-Tests ausgeführt (wie oben beschrieben), um die Beständigkeit gegen diese harten Bedingungen zu prüfen. Die Zugfestigkeit der exponierten Fasern wird mit nicht exponierten Fasern verglichen, die aus dem gleichen Posten entnommen werden.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird jetzt anhand der folgenden konkreten Beispiele erläutert. Alle Teile und Prozentsätze sind Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozent, wenn nicht anders angegeben. Beispiele, die nach dem bzw. den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, werden durch Nummern bezeichnet. Kontroll- oder Vergleichsbeispiele werden durch Buchstaben bezeichnet.
  • BEISPIEL 1
  • In diesem Beispiel wurde eine Stapelfaser mit einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Spinnfaserviskosität von 147 hergestellt.
  • Polymerflocken wurden in einen Festphasenpolymerisationsbehälter 16 einer Festphasenpolymerisationsvorrichtung wie der in 1 dargestellten eingebracht. Das Flockenpolymer war Nylon 6,6-Homopolymer (Polyhexamethylenadipamid), das einen Polyamidierungskatalysator (d. h. Mangan(II)hypophosphit, bezogen von der Occidental Chemical Company mit Büros in Niagara Falls, New York) in einer Gewichtskonzentration von 16 ppm und einen Stabilisator (d. h. IRGANOXTM 1098, bezogen von Ciba-Geigy mit Büros in Hawthome, New York) in einer Konzentration von 0,3 Gew.-% enthielt. Die in den Festphasenpolymerisationsbehälter 16 eingebrachten Flocken hatten eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von 48. Bin in Reihe geschaltetes regeneratives Trocknungssystem mit doppeltem Trockenmittelbett wurde parallel zu einem aktivierten Magnetregelventil 36 zwischen das Gebläse 30 und das Taupunktmeßgerät 120 des Gassystems 12 geschaltet, wie in den 2 und 3 dargestellt. Der Trockner 50 war ein Sahara Dryer, Modell-Nummer SP-1800, im Handel erhältlich von Henderson Engineering Company, Sandwich, Illinois. Das durch das Gassystem 12 umgewälzte Gas war Stickstoff. Das regenerative Umlaufgas-Trocknungssystem 14 mit doppeltem Trockenmittelbett wurde eingesetzt, um die relative Viskosität der Polymerflocken zu erhöhen. Der Druck des Gases in dem Trocknungssystem 14 betrug 5 psig (35 kPa). Die durch das Gerät 110 gemessene Taupunkttemperatur des aus dem Trocknersystem 14 austretenden Gases war niedriger als 0°C. Aus einem Flockenauslaß 22 des Festphasenpolymerisationsbehälters 16 wurden Flocken mit höherer relativer Viskosität entnommen, die dann einem nicht entgasten Doppelschnecken-Schmelzextruder 132 zugeführt wurden, in dem die Flocken geschmolzen und zu geschmolzenem Polymer in eine Transferleitung 132 extrudiert, zu einem Verteiler 146 gepumpt und in eine Vielzahl von Spinndüsen 151, 152 dosiert und dann zu Filamenten gesponnen wurden, wie in 4 dargestellt. Die Verweildauer des Polymers in dem Schmelzextruder 132 und der Transferleitung 136 betrug etwa 5 Minuten. Die Filamente wurden zu einem endlosen Spinnkabel zusammengeführt. Mehrere endlose Spinnkabel wurden zu einem endlosen Spinnkabelband zusammengeführt und dann gestreckt. Das gestreckte Band 170 wurde gekräuselt und zu Stapelfasern 202 mit einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Spinnfaserviskosität von 147 geschnitten. Die erzeugten Stapelfasern 202 hatten eine Fadenstärke von etwa 15 Denier (16,7 Dezitex) pro Filament. Andere Verfahrensbedingungen, die zum Erreichen dieses hohen Molekulargewichts angewandt wurden, sind in Tabelle 1 dargestellt.
  • Hier liegt die Temperatur des trockenen Gases am Gaseinlaß 24 zum Festphasenpolymerisationsbehälter 16 am oberen Ende des bevorzugten Bereichs. Diese höhere Konditionierumgstemperatur steuert die Polymertemperatur gleichfalls zum oberen Ende ihres bevorzugten Bereichs. Es wird immer noch eine sehr gut geeignete Faser mit hoher relativer Viskosität erzeugt. In diesem Fall wurde das Gastrocknungssystem 14 benutzt, um eine gleichmäßige Faser mit hoher relativer Viskosität zu erzeugen. TABELLE 1
    Bedinung/Eigenschaft regenerativer Trockner ein regenerativer Trockner aus
    Beispiel A B C D E 1 2 3 4
    Spinnfaser-RV-Wert 87 109 116 137 111 147 161 169 161
    Umlaufgastemperatur am Gaseinlaß 185 189 189 193 188 180 155 175 175
    Polymer-Temperatur innerhalb von 5 Fuß (1,5 m) vom Extruderauslaß 291 291 290 296 291 297 296 291 291
    Polymertemperatur in Transferleitung 292 292 291 297 292 298 297 292 291
    Polymertemperatur im Verteilerstück innerhalb von 5 Fuß (1,5 m) von der Spinndüse 296 296 295 302 296 303 302 296 296
    Polymerdurchsatz (lb/h)# 1870 1870 1870 1660 1870 1660 1460 1460 1460
    Taupunkttemperatur des kombinierten Gases 43* 43* 43* 43* 43 17* 11* 11* 11
    Ventilschließgrad in % des automat. Ventils in der Hauptgasleitung 0% 0% 0% 0% 0% 60% 71% 73% 71%
    RV-Wert der in den Festphasenpolymerisationsbehälter eingefüllten Flocken 48 48 48 48 47 48 49 47 47
    RV-Wert der Polymerflocken am Auslaß des Festphasenpolymerisationsbehälters *** 102** 104** 118 102 *** 98** 99** 99
  • Alle Temperaturen sind in °C angegeben; Taupunkttemperaturen sind in °C angegeben. Zahlenwerte der relativen Viskosität sind auf Ameisensäure bezogene RV-Werte.
    • #1 lb = 0,454 kg
    • *Berechneter Wert, basierend auf einem Modell der Festphasenpolymerisationsbedingungen, und Meßwert, der ohne das Trocknungssystem im Bereich von 35–45°C und mit dem Trocknungssystem im Bereich von 10–20°C erwartet wird.
    • **Berechnet aus dem Modell der Festphasenpolymerisationsbedingungen, und Meßwert unter ähnlichen Bedingungen.
    • ***Daten nicht verfügbar.
  • VERGLEICHSBEISPIEL A
  • Dieses Vergleichsbeispiel demonstriert die hervorragende Abriebfestigkeit und Dauerbiegefestigkeit der Filamente gemäß Beispiel 1 im Vergleich zu Filamenten mit niedrigerer relativer Viskosität, die im wesentlichen die gleichen sind wie diejenigen, die Anfang der 90er Jahre kommerziell zur Herstellung von Papiermaschinenfilzen eingesetzt wurden.
  • Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde unter Verwendung der gleichen Anlage ausgeführt, wobei aber das Trocknungssystem nicht verwendet wurde. Mit anderen Worten, das Regelventil 36 war voll geöffnet, und die handbetätigten Ventile 38, 54 waren vollständig geschlossen. Von Beispiel 1 abweichende Verfahrensbedingungen sind in Tabelle 1 dargestellt. Die erzeugte Stapelfaser hatte eine auf Ameisensäure bezogene relative Spinnfaserviskosität von 87. Diese Faser ist im wesentlichen die gleiche wie ein Standardprodukt, das Anfang der 90er Jahre von E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware, kommerziell vertrieben und von Käufern zur Herstellung von Papiermaschinenfilzen eingesetzt wurde.
  • Tabelle 2 enthält Daten zum Faserabrieb und zur Dauerbiegefestigkeit für die im Beispiel 1 erzeugten erfindungsgemäßen Stapelfasern mit einer relativen Viskosität von 147 im Vergleich zu den in Vergleichsbeispiel A erzeugten Stapelfasern mit einer relativen Viskosität von 87. Diese Daten veranschaulichen die Bedeutung von Fasern mit hoher relativer Viskosität für die Verschleißfestigkeit, gemessen durch Faserabrieb- und Dauerbiegefestigkeitstests. Die Faser gemäß Beispiel 1 (relative Viskosität 147) zeigt eine hervorragende Festigkeitsretention, gemessen durch eine erhebliche Zunahme der Zyklen bis zum Bruch in beiden Tests.
  • TABELLE 2
    Beispiel RV-Wert Denier* Abriebfestigkeit, mittlere Zykluszahl bis zum Bruch Dauerbiegefestigkeit, Medianwert der Zykluszahl bis zum Bruch
    pro Filament
    A 87 14,4 471 61.794
    1 174 14,8 617 87.791
    • *Denier × (10/9) = Dezitex
  • BEISPIEL 2
  • In diesem Beispiel der Erfindung wurde eine Stapelfaser mit einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Spinnfaserviskosität von 161 erzeugt.
  • Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde unter Verwendung der gleichen Anlage ausgeführt, mit Ausnahme der folgenden Punkte. Die Gaseinlaßtemperatur wurde auf 25°C abgesenkt. Ein größerer Anteil des Umlaufgases wurde durch das Trocknungssystem geleitet. Das geschmolzene Polymer hatte in der Transferleitung eine niedrigere Temperatur. Von Beispiel 1 abweichende Verfahrensbedingungen sind in Tabelle 1 dargestellt. Die erzeugte Stapelfaser hatte eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von 161, die erheblich hoher ist als bei der in Beispiel 1 erzeugten Faser mit einer relativen Viskosität von 147.
  • VERGLEICHSBEISPIEL B
  • Dieses Vergleichsbeispiel demonstriert, daß Filamente mit hoher relativer Viskosität hervorragende chemische und thermische Beständigkeit im Vergleich zu Filamenten mit niedrigerer relativer Viskosität bieten, die gegenwärtig kommerziell vertrieben und bei der Herstellung von Papiermaschinenfilzen eingesetzt werden.
  • Das Verfahren gemäß Vergleichsbeispiel A wurde unter Verwendung der gleichen Anlage ausgeführt, außer daß die Gaseinlaßtemperatur 1°C höher war. Die Verfahrensbedingungen sind in Tabelle 1 dargestellt. Die erzeugte Stapelfaser hatte eine auf Ameisensäure bezogene relative Spinnfaserviskosität von 109, die viel höher ist als bei der im Vergleichsbeispiel A erzeugten Faser mit einer relativen Viskosität von 87. Diese Faser wird gegenwärtig von E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware, kommerziell vertrieben und von Käufern für die Herstellung von Papiermaschinenfilzen eingesetzt.
  • Tabelle 3 zeigt Daten zur chemischen und thermischen Beständigkeit von Fasern gemäß Beispiel 2 mit einer relativen Viskosität von 161 im Vergleich zu Fasern gemäß den Vergleichsbeispielen A und B, die mit niedrigeren relativen Viskositäten hergestellt wurden. Diese Daten beweisen die Bedeutung von Fasern mit hoher relativer Viskosität für die Beständigkeit gegen oxidierende Medien und hohe Temperatur. Die Faser mit einer relativen Viskosität von 161 gemäß Beispiel 2 zeigt eine hervorragende Festigkeitsretention im Vergleich zu den Fasern gemäß den Vergleichsbeispielen A und B, gemessen durch die Restzugfestigkeit. TABELLE 3
    Beispiel RV-Wert Denier**/Fil. X Y Z W
    A 87 14,4 5,30 39% (2,09) 42% (2,25) 5% (2,93)
    B 109 15,0 5,87 43% (2,54) 48% (2,81) 71% (4,18)
    2 161 14,7 5,60 61% (3,40) 56% (3,16) 84% (4,68)
    • X = Zugfestigkeit von nicht exponierten Fasern in Gramm pro Denier
    • Y = Einwirkung* von 1000 ppm NaOCl; Restzugfestigkeit in Prozent & (gemessen in Gramm pro Denier)
    • Z = Einwirkung* von 3% H2O2; Restzugfestigkeit in Prozent & (gemessen in Gramm pro Denier) W = 130°C; Restzugfestigkeit in Prozent & (gemessen in Gramm pro Denier)
    • *72 Stunden bei 80°C
    • **Denier × 10/9 = Dezitex
  • BEISPIELE 3 UND 4
  • Diese Beispiele der Erfindung variieren die Taupunkttemperatur des Trocknungsgases und demonstrieren daher den Einfluß der niedrigen Taupunkttemperatur des Trocknungsgases auf die relative Viskosität der erzeugten Faser und auf die Polymertemperatur in der Transferleitung vor dem Spinnen.
  • Konkret zeigen sie, daß bei Verwendung einer Kombination von Umlaufgastemperaturen, Taupunkttemperaturen und Polymertemperaturen über die gesamte Transferleitung, die niedriger sind als die in Beispiel 1 verwendeten, Filamente mit höherer relativer Viskosität als die in Beispiel 1 erzeugten produziert werden können.
  • Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde unter Verwendung der gleichen Anlage ausgeführt, wobei aber vom Beispiel 1 abweichende Verfahrensbedingungen in Tabelle 1 dargestellt sind. Die in Beispiel 3 erzeugte Stapelfaser hatte eine auf Ameisensäure bezogene relative Spinnfaserviskosität von 169, und die in Beispiel 4 erzeugte Stapelfaser hatte eine auf Ameisensäure bezogene relative Spinnfaserviskosität von 161.
  • VERGLEICHSBEISPIELE C, D UND E
  • In den Beispielen C und E wurden unter typischen Verfahrensbedingungen ohne Trocknungssystem Filamente erzeugt, die im wesentlichen die gleichen waren wie Filamente, die gegenwärtig für den Einsatz bei der Herstellung von Papiermaschinenfilzen verkauft werden, aber die Spinnfäden weisen eine auf Ameisensäure bezogene relative Spinnfaserviskosität auf, die wesentlich niedriger ist als diejenige gemäß der vorliegenden Erfindung. Beispiel D war ein Versuch, die relative Viskosität der Spinnfäden soweit wie möglich zu erhöhen, wobei die gleiche Vorrichtung wie in Beispiel C genutzt wurde, aber immer noch kein Trocknungssystem verwendet wurde. Obwohl Beispiel D eine Erhöhung der relativen Spinnfaserviskosität zeigt, hatten die Fasern gemäß Beispiel D eine niedrigere relative Spinnfaserviskosität als die erfindungsgemäßen Fasern, mit einer damit verbundenen unerwünschten Erhöhung der Polymertemperatur in der gesamten Transferleitung. Diese Temperaturerhöhung in der gesamten Transferleitung verstärkt die Zersetzung des Polymers vor dem Spinnen.
  • Das Verfahren von Vergleichsbeispiel A wurde unter Verwendung der gleichen Anlage ausgeführt, wobei aber vom Vergleichsbeispiel A abweichende Verfahrensbedingungen in Tabelle 1 dargestellt sind.
  • Die im Vergleichsbeispiel C erzeugte Stapelfaser hatte eine auf Ameisensäure bezogene relative Spinnfaserviskosität von 116; die in Beispiel D erzeugte Stapelfaser hatte eine auf Ameisensäure bezogene relative Spinnfaserviskosität von 137; und die in Vergleichsbeispiel E erzeugte Stapelfaser hatte eine auf Ameisensäure bezogene relative Spinnfaserviskosität von 111.
  • In Tabelle 4 werden Verfahren und Erzeugnisparameter der Vergleichsbeispiele C, D und E mit Verfahren und Erzeugnisparametem der Erfindungsbeispiele 3 und 4 verglichen. Die Beispiele 3 und 4 zeigen, daß eine Erhöhung der relativen Faserviskosität (des Molekulargewichts) auf über 160 und bis zu 169 unter Anwendung einer Trocknungsgastemperatur möglich ist, die um 13 bis 18°C niedriger ist als für die Vergleichsbeispiele C, D und E. Die Erhöhung der relativen Faserviskosität (des Molekulargewichts) in den Beispielen 3 und 4 liegt über dem Wert, der ohne das regenerative Trocknungssystem möglich ist, wie durch die Vergleichsbeispiele C, D und E gezeigt wird. Eine hohe relative Viskosität wird hauptsächlich durch Erhöhen der Temperatur des Trocknungsgases im Festphasenpolymerisationsbehälter erzielt. Mit der Erhöhung der Trocknungsgastemperatur steigt auch die Temperatur in der Polymertransferleitung. Dieser Anstieg der Polymertemperatur in der Transferleitung begrenzt die Höhe der erzielbaren relativen Viskosität, so daß weitere Anstiege der Trocknungsgastemperatur nicht zu einer höheren relativen Viskosität der Fasern führen. Im allgemeinen werden Polyamid-Polymerisationsreaktionen durch den Feuchtegehalt in der Schmelze sowie durch thermische Zersetzung beschränkt. Diese Beispiele zeigen, daß Polymertemperaturen von über 305°C zu erheblichen Verlusten der relativen Viskosität (des Molekulargewichts) der Fasern führen, die größtenteils in der Polymertransferleitung auftreten. Diese hohen Polymertemperaturen vermindern die Stabilität des Verfahrens und führen zu einer erhöhten Veränderlichkeit der relativen Viskosität der Fasern.
  • Von Bedeutung und höchst überraschend ist, daß die niedrige Trocknungstemperatur einen Verlauf des Schmelzprozesses ohne wesentliche Zunahmen der Polymertemperatur in der Transferleitung ermöglicht. Die erhöhte Polymerisation im Festphasenpolymerisationsbehälter zusammen mit der Fähigkeit, die niedrigere Polymertemperatur von 292°C zu halten, bietet die Fähigkeit zur Erzeugung von Fasern mit dem sehr hohen Molekulargewicht. Im allgemeinen ist das Polymer mit hoher relativer Viskosität (hohem Molekulargewicht) schwerer zu pumpen und erfordert eine gewisse Änderung des Polymerdurchsatzes, um die angestrebte Fadenstärke beizubehalten. TABELLE 4
    Beispiel I II III IV V VI
    C 48 189 0 291 116 1870
    D 48 193 0 297 137 1870
    E 47 188 0 292 111 1870
    3 47 175 73 292 169 1460
    4 47 175 71 291 161 1460
    • I = relative Viskosität (RV) von Flocken nach dem Ameisensäure-Verfahren
    • II = Gaseinlaßtemperatur am Festphasenpolymerisationsbehälter in °C
    • III = automatische Ventilschließung in Prozent für Nebenströmung zum
    • regenerativen Trocknungssystem
    • IV = Polymertemperatur in der Transferleitung, °C
    • V = auf Ameisensäure bezogene relative Spinnfaserviskosität
    • VI = Durchsatz der Förderpumpe zur Polymertransferleitung in lb/h (1 lb = 0,454 kg)
  • Ferner wird gezeigt, daß die Faserzugfestigkeit und die Gleichmäßigkeit der Zugfestigkeit durch einen Anstieg der relativen Viskosität (des Molekulargewichts) auf mindestens etwa 140 nicht negativ beeinflußt werden. Diese Tatsache wird durch Vergleich der Veränderlichkeit der Zugfestigkeit für Beispiel 3 gegenüber Vergleichsbeispiel C demonstriert. Wie in Tabelle 5 dargestellt, weist die durch Standardabweichung und Variationskoeffizienten für beide Beispiele gemessene Veränderlichkeit der Zugfestigkeit ähnliche Werte auf. TABELLE 5
    Beispiel Faser-RV-Wert mittlere Zugfestigkeit Standardabweichung der Zugfestigkeit Variationskoeffizient
    C 116 5,18 0,54 10,4%
    3 169 5,35 0,42 7,9%
  • In jedem Fall wurden 50 Filamente gemessen. Die Zugfestigkeit wird in Gramm pro Denier angegeben.

Claims (13)

  1. Vorrichtung zur Festphasenpolymerisation von Polymerflocken mit einem innerhalb der Flocken dispergierten Polyamidierungs-Katalysator und einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität von 40 bis 60 durch Inkontaktbringen der Flocken mit einem im wesentlichen sauerstofffreien Inertgas, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Festphasenpolymerisationseinrichtung zum Erhöhen der relativen Viskosität der Flocken, wobei die Einrichtung aufweist: einen Behälter mit einem Flockeneinlaß zur Aufnahme der Flocken, einem Flockenauslaß zum Entfernen der Flocken nach der Festphasenpolymerisation, einem Gaseinlaß zur Aufnahme des Gases und einem Gasauslaß zum Austragen des Gases; und ein Gassystem zum Umwälzen des Gases durch Zwischenräume zwischen den Flocken im Behälter, wobei das Gassystem aufweist: ein Filter zum Abtrennen und Entfernen von Staub und/oder Polymerfeingut aus dem Gas, ein Gasgebläse zum Umwälzen des Gases, einen Heizkörper zum Erhitzen des Gases, und eine erste Rohrleitung, die den Gasauslaß, das Filter, das Gebläse, den Heizkörper und den Gaseinlaß nacheinander in Reihe miteinander verbindet; und ein in Reihe geschaltetes regeneratives Trocknungssystem mit Trockenmittelbett, das zwischen dem Gebläse und dem Gaseinlaß parallel zur ersten Rohrleitung geschaltet ist, wobei das Trocknungssystem zur Absenkung der Taupunkttemperatur zumindest eines Teils des umlaufenden Gases dient, so daß die Taupunkttemperatur des Gases am Gaseinlaß nicht mehr als 20°C beträgt, wodurch eine Festphasenpolymerisation der Flocken auftritt und deren auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität erhöht, während das Gas 24 Stunden bei einer Temperatur von 120°C bis 200°C durch Zwischenräume zwischen den Flocken im Behälter umgewälzt wird und dadurch mit diesen in Kontakt kommt, wonach die Flocken mit einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität von mindestens 90 aus dem Flockenauslaß entnommen werden können.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Trocknungssystem ein erstes Trockenmittelbett und ein zweites Trockenmittelbett aufweist, die durch die Wärme des umlaufenden Gases regeneriert werden.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Trocknungssystem zwischen dem Gebläse und dem Heizkörper parallel zur ersten Rohrleitung angeschlossen ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein Regelventil aufweist, das in der ersten Rohrleitung zwischen dem Gebläse und dem Heizkörper eingefügt ist; und wobei das Trocknungssystem parallel zu dem Regelventil geschaltet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein an die erste Rohrleitung angeschlossenes Taupunkttemperaturmeßgerät zur Messung der Taupunkttemperatur in der ersten Rohrleitung stromabwärts von dem Trocknungssystem aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gebläse so angepaßt ist, daß es den Gasdruck im Trocknungssystem auf etwa 2 bis etwa 10 psig hält.
  7. Verfahren zur Festphasenpolymerisation von Polyamid-Polymerflocken mit einem innerhalb der Flocken dispergierten Polyamidierungs-Katalysator und einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität von 40 bis 60 unter Verwendung eines im wesentlichen sauerstofffreien Inertgases, mit den folgenden Schritten: Zuführen der Polyamidflocken in einen Festphasenpolymerisationsbehälter; Abtrennen und Entfernen von Staub und/oder Polymerfeingut aus dem Gas; Trocknen zumindest eines Teils des Gases mit einem in Reihe geschalteten regenerativen Doppeltrockensystem mit Trockenmittelbett, so daß das in den Behälter eintretende Gas einen Taupunkt von nicht mehr als etwa 20°C aufweist; Erhitzen des Gases auf eine Temperatur von 120°C bis 200°C; Umwälzen des gefilterten, getrockneten, erhitzten Gases durch Zwischenräume zwischen den Flocken im Behälter während 4 bis 24 Stunden; und Entnahme der Flocken mit einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität von mindestens 90.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner aufweist: Regenerieren eines ersten Trockenmittelbetts und eines zweiten Trockenmittelbetts des Trocknungssystems durch die Wärme des umlaufenden Gases.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner aufweist: Halten des Drucks auf etwa 2 bis etwa 10 psig im Trocknungssystem.
  10. Verfahren für die Schmelzphasenpolymerisation von Polymer zur Herstellung von Filamenten zur Verwendung bei der Herstellung von Stapelfasern für Papiermaschinenfilze, mit den folgenden Schritten: Zuführung von Polyamidflocken bei einer Temperatur von 120°C bis 180°C in einen nicht belüfteten Schmelzextruder, wobei die Flocken, die durch das Verfahren nach Anspruch 7 geliefert werden, aufweisen: ein synthetisches schmelzspinnfähiges Polyamid-Polymer, eine auf Ameisensäure bezogene relative Viskosität von 90 bis 120, und einen innerhalb der Flocken dispergierten Polyamidierungs-Katalysator; Schmelzen der Flocken im Schmelzextruder und Extrudieren des geschmolzenen Polymers aus einem Auslaß des Schmelzextruders in eine Transferleitung, wobei die Temperatur des geschmolzenen Polymers in der Transferleitung innerhalb eines Bereichs von 5 Fuß (1,5 m) vom Auslaß des Schmelzextruders 290°C bis 300°C beträgt; Fördern des geschmolzenen Polymers durch die Transferleitung zu mindestens einer Spinndüse mindestens einer Spinnmaschine, so daß die Temperatur in der Transferleitung innerhalb eines Bereichs von 5 Fuß (1,5 m) um die mindestens eine Spinndüse 292°C bis 305°C beträgt, bei einer Verweilzeit im Schmelzextruder und in der Transferleitung von 3 bis 15 Minuten; und Spinnen des geschmolzenen Polymers durch die mindestens eine Spinndüse und Formen mehrerer Filamente mit einer auf Ameisensäure bezogenen relativen Viskosität von mindestens 140.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner aufweist: Einsatz eines Doppelschnecken-Schmelzextruders als Schmelzextruder.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner aufweist: Spinnen des geschmolzenen Polymers durch mehrere Spinndüsen, wobei jede der Spinndüsen mehrere Filamente bildet; und Zusammenführen der Filamente zu mindestens einem endlosen Spinnkabel.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner aufweist: Zusammenfassen mehrerer von den mindestens einen endlosen Spinnkabel zu einem Kabelband; Strecken des Kabelbands; Kräuseln des Kabelbands; und Schneiden des Kabelbands zu den Stapelfasern.
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