CH265206A

CH265206A - Process for removing monomeric lactam from polyamide.

Info

Publication number: CH265206A
Authority: CH
Inventors: Inventa Ag Fu Patentverwertung
Original assignee: Inventa Ag
Priority date: 1949-08-20
Filing date: 1949-08-20
Publication date: 1949-11-30

Description

  

  Verfahren zur Entfernung von     monomerem        Lactam    aus Polyamid.         Polymerisate    von     e-Caprolactam    enthalten  bekanntlich noch<B>1.0</B> bis 12 % niedermolekulare  Anteile, die aus     monomerem,        dimerem    und       trimerem        e-Caprolactam    bestehen. Eine weit  gehende Entfernung dieser Substanzen vor  dem Spinnen ist     unerlä.sslich,    da ein zu hoher       Extraktrehalt    der gesponnenen Fäden zu  Schwierigkeiten in der     Streekzwirnerei    führt.  



  Zur Entfernung der niedermolekularen  Anteile aus dem     Polymerisat    wurden bisher       zwei    Wege eingeschlagen: 1. Die Vakuum  verdampfung aus der geschmolzenen     lIasse,     2. die Extraktion des     gesehnitzelten    Material  mit Wasser. Beim ersten Verfahren konnte  der     Laetamgehalt    bisher nur auf     .1    bis 6 %  gesenkt werden, was die zur Herstellung von       Polyamidseide    zulässige Grenze von 2 % weit  überschritt.

   Der zweite Prozess, die Extrak  tion mit Wasser, ist nicht nur zeitraubend,  sondern erfordert     aueb    eine umfangreiche An  lage zur Zerkleinerung des festen Polyamids  und zur Wiedergewinnung des extrahierten       Lactams,    das in sehr verdünnter Lösung an  fällt. Die extrahierten Schnitzel enthalten 10  bis<B>15%</B> Wasser, das vor der weiteren Ver  arbeitung restlos entfernt werden muss. Hier  zu ist ein langwieriger     Trocknungsprozess    not  wendig.  



  Es wurde nun gefunden, dass der Prozess  zur Herstellung von     verspinnbarein    Material  aus     Polymerisaten    von ringförmigen     Lae-          tamen    wesentlich vereinfacht werden kann,  wenn erfindungsgemäss das feste Material,  z. B. in Form von Schnitzeln oder Bändern,    in Abwesenheit von Sauerstoff auf Tempera  turen von 130 bis 200 , vorzugsweise 180 ,  erhitzt wird. Bei dieser Temperatur ver  dampft das     monomere        Lactam,    und man er  hält ein Polyamid, dessen Gehalt an nieder  molekularen Stoffen auf 2 bis     3,5 b'    reduziert  ist und dessen Wassergehalt gleichzeitig den  erwünschten Wert von 0,17o oder weniger  besitzt.  



  Es war überraschend, dass sieh das nach  dem erfindungsgemässen Verfahren behan  delte Material trotz des höheren Gehaltes an  niedermolekularen Stoffen beim Spinnen und  Strecken nicht schlechter verhält als Schnitzel  mit einem Gehalt von 1 bis 2 % an solchen  Stoffen, wie sie durch Extraktion mit Wasser  erhalten werden.  



  Die Ursache ist darin zu suchen, dass die  nach der erfindungsgemässen Behandlung im  Material verbleibenden niedermolekularen  Anteile praktisch nur aus     dimerem    und     tri-          merem        Lactam    bestehen, die, wie Versuche ge  zeigt haben, den Spinn- und     Streckprozess     nicht stören.  



  Die Erhitzung wird zweckmässig im Va  kuum oder in einem Strom völlig sauerstoff  freien Stickstoffes bei Atmosphärendruck  durchgeführt. Im letzteren Falle ist es zweck  mässig, einen geringen Überdruck von wenigen  Zentimetern -Wassersäule aufrechtzuerhalten,  damit jedes Eindringen von Luft in den  Trockner sorgfältig vermieden wird. Der       Stickstoff        kann    über einen Kühler, in dem  das verdampfte     Lactani    kondensiert wird, in      üblicher Weise im Kreislauf geführt werden.  Das     abdestillierte        Lactam    ist von so hoher       Reinheit,    dass es ohne weitere     Reinigung    wie  der polymerisiert werden kann.  



  Die     Heizung    der Trockner geschieht     vor-          teilhaft    durch     einen        Dampfmantel    oder ein       Röhrensystem,    das     mit        Dichlorbenzoldampf     beschickt     wird,    oder     indem    die     notwendige     Hitze durch     einen    überhitzten     Stickstoffstrom          zugeführt    wird.

   Sehr vorteilhaft hat sich die  Erhitzung durch     Ultrarotstrahlen    oder Hoch  frequenz erwiesen, da hierdurch die Ab  destillation des     Lactams    ungemein beschleu  nigt     wird.     



  Bei der     Behandlung    von Schnitzeln ist es  ferner zweckmässig, für eine gute Umwälzung  derselben durch Verwendung einer rotieren  den Trommel, einer Förderschnecke oder eines       Bandtrockners        zu    sorgen, damit völlig gleich  mässiges Material erhalten wird.  



       Erfindungsgemäss    behandelte     Schnitzel     können ohne weitere     Behandlung    einer       Schmelzeinrichtung    zugeführt     -Lund    verspon  nen werden.  



       Beispiel:     100 kg     Schnitzel        aus        einem        Polymerisat     von     E-Caprolactam    mit einem Gehalt von       11,5J    an     niedermolekularen        Bestandteilen          und    0,4% Wassergehalt wurden     in        einem     rotierenden Trommeltrockner in     einem    Strom  von gereinigtem Stickstoff (Sauerstoffgehalt   <      0,003%)    und 0,05 atü Druck durch ein  feststehendes, elektrisch beheiztes Röhren    System auf 180" erhitzt.

   Im verlaufe von  15 Stunden     destillierten    8 kg     monomeres        Lac-          tam    ab, während     in    den rein weissen Schnit  zeln 2,8     7,        Extraktgehalt    und<B>0,087,</B> Wasser  festgestellt wurden. Diese Schnitzel     wurden     ohne weitere Behandlung zu Cordseide Nm 34  mit einer durchschnittlichen Reissfestigkeit  von 59,5     Rkm        und   <B>15,6%</B>     Dehnung    verspon  nen.



  Process for removing monomeric lactam from polyamide. It is known that polymers of e-caprolactam still contain <B> 1.0 </B> to 12% low molecular weight fractions consisting of monomeric, dimeric and trimeric e-caprolactam. It is essential to remove these substances as far as possible before spinning, since excessive extract content of the spun threads leads to difficulties in the twisting process.



  To remove the low molecular weight fractions from the polymer, two approaches have been taken up to now: 1. Vacuum evaporation from the melted lIasse, 2. extraction of the stranded material with water. In the first process, the Laetam content could only be reduced to .1 to 6%, which far exceeded the limit of 2% permitted for the production of polyamide silk.

   The second process, extraction with water, is not only time-consuming, but also requires extensive equipment for comminuting the solid polyamide and for recovering the extracted lactam, which is obtained in a very dilute solution. The extracted schnitzel contains 10 to <B> 15% </B> water, which must be completely removed before further processing. A lengthy drying process is necessary here.



  It has now been found that the process for the production of spinnable material from polymers of ring-shaped latamen can be significantly simplified if, according to the invention, the solid material, e.g. B. in the form of chips or ribbons, in the absence of oxygen to tempera tures of 130 to 200, preferably 180, is heated. At this temperature, the monomeric lactam evaporates, and he holds a polyamide whose content of low molecular weight substances is reduced to 2 to 3.5 b 'and whose water content at the same time has the desired value of 0.17o or less.



  It was surprising that the material treated by the process according to the invention, despite the higher content of low molecular weight substances, does not behave worse than chips with a content of 1 to 2% of such substances as are obtained by extraction with water during spinning and drawing .



  The reason is to be found in the fact that the low molecular weight fractions remaining in the material after the treatment according to the invention consist practically only of dimeric and trimeric lactam which, as experiments have shown, do not interfere with the spinning and drawing process.



  The heating is expediently carried out in a vacuum or in a stream of completely oxygen-free nitrogen at atmospheric pressure. In the latter case, it is advisable to maintain a slight overpressure of a few centimeters of water column, so that any penetration of air into the dryer is carefully avoided. The nitrogen can be circulated in the usual way via a cooler in which the vaporized Lactani is condensed. The distilled lactam is of such high purity that it can be polymerized without further purification.



  The dryer is advantageously heated by a steam jacket or a pipe system that is charged with dichlorobenzene vapor, or by supplying the necessary heat with a superheated nitrogen stream.

   Heating by means of ultra-red rays or high frequency has proven to be very advantageous, since this accelerates the distillation of the lactam immensely.



  When treating chips, it is also useful to ensure good circulation of the same by using a rotating drum, a screw conveyor or a belt dryer, so that completely uniform material is obtained.



       Chips treated according to the invention can be fed to a melting device and spun without further treatment.



       Example: 100 kg chips made from a polymer of E-caprolactam with a content of 11.5J of low molecular weight components and 0.4% water content were in a rotating drum dryer in a stream of purified nitrogen (oxygen content <0.003%) and 0.05 atm Pressure heated to 180 "by a fixed, electrically heated tube system.

   In the course of 15 hours, 8 kg of monomeric lactam distilled off, while 2.8 7, extract content and <B> 0.087 </B> water were found in the pure white chips. Without any further treatment, these chips were spun into cord silk Nm 34 with an average tensile strength of 59.5 km and <B> 15.6% </B> elongation.

Claims

A method for removing the monomeric constituents from a polyamide which has been produced by polymerizing a ring-shaped lactam, characterized in that the solid material is heated to 130 to 200 in the absence of oxygen, whereby the monomeric lactam is distilled off. SUBClaims: 1. The method according to claim, characterized in that the polyamide is heated in the form of chips in a rotating drum furnace. 2.

Method according to claim, characterized in that the heating is carried out at atmospheric pressure in an inert gas stream. 3. The method according to claim, characterized in that the heating is carried out with high-frequency heating. 4. The method according to claim, characterized in that the heating is carried out with ultra-heating.