DE1142987B - Verfahren zur Herstellung von faden- oder faserfoermigen Gebilden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von faden- oder faserförmigen Gebilden durch Aufspalten von in fertigem, geschmolzenem oder gelöstem Zustand gereckten Bändern, Folien oder Fäden aus kristallinischen, linearen Hochpolymeren, z. B. zur Verwendung in Textilien. Es ist bekannt, zur Herstellung von Textilfasern oder -fäden dünne Folien aus Polyvinylchlorid, nachchloriertem Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyacrylnitril, Poly-as-dichloräthylen oder Mischpolymerisaten davon zu orientieren und dann die orientierten Folien durch Bürsten oder Reiben aufzuspalten. Dabei bilden sich scharfkantige, äußerst feine Fasern oder Fäden, da diese Stoffe im orientierten Zustand eine außerordentlich hohe Spaltbarkeit besitzen. Die Orientierung der Folien erfolgt dadurch, daß sie im thermoplastischen Zustand um das Mehrfache ihrer ursprünglichen Länge streckt und dann die Streckung durch Abkühlung des ausgespannten Materials fixiert. Dieses bekannte Verfahren ergibt eine bedeutende Vereinfachung sowohl in der Apparatur als auch im Arbeitsprozeß, verglichen mit üblichen Methoden der Herstellung von Fasern oder Fäden.

Nun zeigte es sich jedoch, daß Materialien, die nach diesem Verfahren hergestellt sind, zur Verwendung in Textilien weniger gut geeignet sind. Die hohe Spaltbarkeit in Verbindung mit der scharfkantigen Form der Faser oder Fäden ergibt nämlich eine sehr geringe Festigkeit; außerdem bewirkt die scharfkantige Form, daß die Faser Reizungen auf der Haut hervorruft. Ferner ist es bekannt, Bänder, Folien, Fäden oder ähnliche Gebilde, bestehend aus einem kristallinischen linearen Kunststoff, wie z. B. Superpolyamid, durch Strecken in einen Zustand zu bringen, in dem die Kristallgebilde hauptsächlich parallel zueinander geordnet sind. Dieses orientierende Strecken wird entweder durch Recken oder Walzen ausgeführt. Für gewöhnlich wird der Streckprozeß in festem Zustand vorgenommen, es ist aber auch bekannt, den Streckprozeß im geschmolzenen oder halbgeschmolzenen Zustand oder in viskoser Lösung der Gebilde auszuführen und dann später das Material zum Kristallisieren zu bringen.

Schließlich ist es bekannt, Bänder oder Folien, die aus Polyamid bestehen und die in der einen oder in beiden Richtungen orientiert sind, zu Fasern zu schneiden. Das Schneiden erfolgt mit Hobel- oder Fräsmaschinen, scharfkantigen Prägewalzen oder mit den zur Herstellung von Cellulosebändchen und Folien bekannten Schneideinrichtungen.

Nach der vorliegenden Erfindung werden faden- oder faserförmige Gebilde durch Aufspalten von in Verfahren zur Herstellung
von faden- oder faserförmigen Gebilden

Anmelder:
Felix Schieuter, Sielbeck bei Eutin

Beanspruchte Priorität:
Dänemark vom 29. Mai 1954 (Nr. 1752)

Dipl.-Ing. Ole-Bendt Rasmussen, Klampenborg

(Dänemark),
ist als Erfinder genannt worden

fertigem, geschmolzenem, halbgeschmolzenem oder gelöstem Zustand gereckten Bändern, Folien oder Fäden aus kristallinischen linearen Hochpolymeren in der Weise hergestellt, daß die Bänder, Folien oder Fäden vor oder während dem parallel zur Orientierungsrichtung erfolgenden Aufspalten mit einem Erweichungsmittel behandelt werden.

Superpolyamid ist als Ausgangsmaterial für das Verfahren nach der Erfindung besonders geeignet; doch kann jedes kristallinische Superpolymerisat verwendet werden. Andere Beispiele sind Polyvinylidenchlorid, Polyäthylen und kristallinische Polyester der Terephthalsäure.

Obwohl also das Orientieren derartiger kristallinischer Körper bekannt ist, war es früher nicht möglich, brauchbare, z. B. für Textilien verwendbare Fasern durch Aufspaltung derartiger orientierter Körper zu erhalten, da der Aufspaltungsprozeß entweder mißglückte oder nur sehr schwache Fasern ergab. Es wurde jetzt festgestellt, daß dieses Versagen ausschließlich auf die Neigung der orientierten kristallinischen Substanz zurückzuführen ist, die Orientierung unter Einwirkung einer zu der ursprünglichen Orientierungsrichtung senkrechten Zugkomponente zu ändern; dabei hat sich ergeben, daß die erfindungsgemäße Behandlung mit einem Erweichungsmittel (Quellmittel) diese Neigung zur Umorientierung bei allen orientierten kristallinischen Superpolymerisaten vollständig beseitigen kann.

Die Reißfestigkeit von Fasern, die gemäß dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt worden sind, ist ungefähr die gleiche wie die Festigkeit von Fasern,

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die nach dem gewöhnlichen Spinnverfahren mit nachfolgender Orientierung durch Strecken oder durch Zerschneiden von in der einen Richtung orientierten Bändern oder Folien hergestellt wurden. Die Verschleißfestigkeit ist auch fast dieselbe; auch in noch anderer Beziehung sind die nach der Erfindung hergestellten Fäden oder Fasern den auf übliche Weise oder durch Zerschneiden hergestellten Fäden oder Fasern überlegen. Dies hängt teils damit zusammen,

polymerisate verstanden werden, die durch Orientierung dazu gebracht werden können, eine Struktur anzunehmen, in der faserförmige kristallinische Regionen, im allgemeinen parallel zu der Streckrichtung 5 ausgerichtet, mit amorpheren wechseln. Natürlich ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von reinen kristallinischen Hochpolymerisaten beschränkt, sondern umfaßt auch solche mit einem Zusatz von nichtkristallinischen Bestandteilen, nur daß diese nicht in

daß ihre Oberfläche ziemlich rauh ist, teils damit, daß io so großen Mengen zugesetzt sind, daß sie die Bildung die an und für sich kristallinischen Fasern einen der erwähnten Struktur verhindern könnten, amorphen Belag haben. Von diesem amorphen Be- Es ist etwas schematisch ausgedrückt, wenn man lag wird noch im folgenden näher die Rede sein. An- die kristallinischen orientierten Hochpolymerisate als dererseits ist die Oberfläche doch wieder nicht so aus Parallelen kristallinischen faserigen Regionen rauh, als daß sie Reizungen auf der Haut hervor- 15 einerseits und einem amorphen Grundmaterial anriefe, dererseits zusammengesetzt beschreibt. In Wirklich-Ein wesentlicher Vorteil der nach der Erfindung keit sind die kristallinischen Fasern mehr oder wenihergestellten Fäden und Fasern im Vergleich mit üb- ger miteinander verfilzt und haben auch direkte Verliehen oder durch Zerschneiden hergestellten Fasern bindungsstellen miteinander; die kristallinischen Reaus dem gleichen Stoff besteht darin, daß sie viel we- 20 gionen sind nicht ausschließlich kristallinisch, die niger dazu neigen, elektrostatische Ladungen und da- amorphen nicht ausschließlich amorph, und die Grenmit Staub aufzunehmen, wofür die Ursache wahr- zen zwischen beiden sind nicht ganz scharf. Bei dem scheinlich darin zu suchen ist, daß die Oberfläche vorliegenden Verfahren ist es jedoch in der Regel von weniger hydrophob ist. Ein weiterer wichtiger Vorteil Vorteil, wenn die Orientierung derart ausgeführt ist, daß die Reibung sowohl zwischen den einzelnen 25 wurde, daß sich die Fibrillen so scharf abgegrenzt wie Fasern in einem gesponnenen Garn als auch zwischen möglich und mit so geringer Verfilzung wie möglich den Fäden in einem gewebten Stoff eine bessere ist. bildeten. Eine solche Annäherung an die idealisierte Die hydrophilere Oberfläche scheint auch für die Struktur kann man dadurch erreichen, daß der Stoff Transpiration von Bedeutung zu sein. Schließlich ha- in geschmolzenem bzw. halbgeschmolzenem oder in ben Textilien, die aus Fäden oder Fasern gemäß der 30 gelöstem, viskosem Zustand gereckt wird. Im letzteren Erfindung hergestellt sind, eine geringere Wärmeleit- Fall ist nach der Entfernung des Lösemittels eine fähigkeit. Dies hängt wahrscheinlich auch mit der Wärmebehandlung erforderlich, damit eine höhere rauheren Oberfläche zusammen. Um sowohl die Wir- Kristallinität erzielt wird. Bei kaltem Ziehen wird die kung des Erweichungsmittels als auch die Vorteile Struktur weiter von dem idealisierten Bild entfernt des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung zu 35 sein. Trotzdem gibt es spezielle Ausführungsfälle, bei erklären, ist es notwendig, auf die Struktur des Ma- denen Kaltziehen vorzuziehen ist, besonders bei Anterials einzugehen. Es ist bekannt, daß ein kristallin!- wendung, wo ein Material gewünscht wird, das einen sches, orientiertes Hochpolymerisat sowohl aus par- ganz ausgeprägten Zusammenhang zwischen den Einallelen Kristalliten als auch aus amorphem Material zelfasern bewahrt, so daß die Faserstruktur sich eher besteht, und es wurde gefunden, daß die Struktur ein- 40 zu einer hochporösen Struktur herabentwickelt. In fach so beschrieben werden kann, daß die Kristalliten allen Fällen ist es beim vorliegenden Verfahren von faserförmige Aggregate bilden, die in einem amorphen
Grundmaterial eingebettet sind. Die Dicke dieser Kristallite beträgt bis zu mehreren Mikron je nach der
Behandlungsweise. Jede Einzelfaser besteht aus einer 45
sehr großen Anzahl von Kristalliten. Das amorphe
Grundmaterial ist Quellmitteln gegenüber empfindlicher als die Kristallite, die Quellmittelbehandlung
fördert daher die Spaltung des amorphen Materials in

den Zwischenräumen bei einer aufspaltenden Behänd- 50 manchen Fällen praktischer als flüssige. Das Ausmaß

lung. Damit folgt der Zerfaserungsvorgang der Mikro- der Erweichung muß in der Regel kritisch abgestimmt

struktur des orientierten Materials und erzeugt Fasern werden, um die besten Resultate zu erzielen, und die

mit einem amorphen Belag und ohne scharfe Kanten. Temperatur oder der Druck oder die Konzentration

Alles dies ist auf experimentellem Wege nachprüfbar. einer eventuellen inaktiven Komponente des Erwei-

Polyvinylchlorid, nachchloriertes Polyvinylchlorid, 55 chungsmittels muß daher in jedem Fall versuchsmäßig

Polystyrol, Polyacrylnitril, Poly-as-dichloräthylen und genau ermittelt werden.

Mischpolymerisaten davon, die nach dem oben ge- In den meisten Fällen ist es ratsam, das Erweischilderten Vorschlag zur Herstellung von Fasern aus chungsmittel nach dem Zerfaserungsprozeß mit einem gereckten Folien verwendet werden, bilden bei der geeigneten flüchtigen Lösemittel zu extrahieren, anOrientierung keine faserige Struktur wie die beschrie- 60 statt es zu verdampfen, da sonst die Fasern zusambene, sondern bleiben bis herab zu ungefähr moleku- menkleben können.

laren Dimensionen homogen aufgebaut. Röntgendia- Die Erweichung kann unter Umständen ein Einlaugramme dieser Stoffe in orientiertem Zustand zeigen, fen des Materials in der Orientierungsrichtung bewie bekannt, nur geringe Kristallinität, und sie wer- wirken; doch ist dies dem Zerfaserungsprozeß nicht den daher auch nicht zu den kristallinischen Hoch- 65 hinderlich. Das Einlaufen kann durch erneutes Rek

wesentlicher Bedeutung, daß von einer orientierten kristallinischen Struktur der Gebilde ausgegangen wird.

Für die meisten kristallinischen Hochpolymerisate gibt es eine große Anzahl von Erweichungsmitteln, und ihre Verwendungsmöglichkeiten sind in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung fast unbegrenzt. Gas- oder dampfförmige Erweichungsmittel sind in

polymerisaten gerechnet. Um die Erfindung scharf
abzugrenzen, sollen hier unter der Bezeichnung
»kristallinische Hochpolymerisate« eben solche Hochken nach der Entfernung des Erweichungsmittels ausgeglichen und kann ganz vermieden werden, wenn man das Material während der Einwirkung des Er-

Claims (3)

weichungsmittels in der Orientierungsrichtung gestreckt hält. Was die Orientierung betrifft, kann diese in bekannter Weise vorgenommen werden, z. B. in direktem Anschluß an ein Strangpreßverfahren, während das Material sich noch in halbgeschmolzenem Zustand befindet. Für gewöhnlich ist es vorzuziehen, den Prozeß kontinuierlich durchzuführen, indem ein Band, eine Folie, ein Faden od. dgl. zuerst stranggepreßt und dann orientiert wird, um schließlich in eine Zerfaserungsanlage geleitet zu werden. In einigen Fällen ist es jedoch besser, das Material vor der endgültigen Zerfaserung der Länge nach oder in Stäbe aufzuschneiden. Die Aufspaltung kann entweder ganz zu Ende geführt werden, so daß getrennte Fasern entstehen, oder die Behandlung kann in einem früheren Stadium abgebrochen werden, so daß das Gebilde nur unvollkommen aufgespaltet wird und Querverbindungen zwischen den einzelnen Fasern oder Fäden erhalten bleiben. Ein endloses netzartiges Material hat z. B. den Vorteil, daß es die Garnherstellung erleichtert und den inneren Zusammenhalt verbessert. Die Zerfaserung kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden. Eine Methode, die sich als besonders erfolgreich erwiesen hat, besteht darin, das Material dem Einfluß eines akustischen Feldes auszusetzen, vorzugsweise. indem das Gebilde ein Bad durchläuft, das intensiv mit hörbaren Schallwellen oder mit Ultraschallwellen niederer Frequenz beschallt wird. Dieses Bad kann z. B. das Erweichungsbad sein. Es kann von Vorteil sein, den Film oder die Folie während des Durchgangs durch das Bad zwischen zwei endlosen, hochporösen laufenden Bändern zu führen. Die Frequenz und die Intensität des akustischen Feldes muß unter Berücksichtigung der Art des betreffenden Hochpolymeren, der Dicke des Films und des Grades der Erweichung gewählt werden sowie dessen, welche Art von Fasern gewünscht wird. Werden die richtigen Bedingungen nicht eingehalten, besteht die Gefahr, daß die amorphe Substanz, die einen Überzug auf den Fasern bilden soll, extrahiert wird oder daß das Material in zu kleine Fasern oder in andersartige Gebilde zerfällt. Die geeignetsten Frequenzen sind die von der hörbaren (einschließlich) bis zu etwa 100 kHz. Die Zerfaserung kann auch in bekannter Weise durch Reibung zwischen zwei Flächen hervorgerufen werden. Auch durch Verwendung einer Hammermühle wird die Aufspaltung mit gutem Resultat durchgeführt und schließlich auch auf die Weise, daß ein von dem orientierten Material aufgesogenes flüchtiges Erweichungsmittel zum Kochen gebracht wird, während das Material zwischen zwei kompakten Platten eingespannt ist, so daß der dabei entwickelte Dampf die Fasern auseinandertreibt. PaXTENTAN S PR UCH E:

1. Verfahren zur Herstellung von faden- oder faserförmigen Gebilden durch Aufspalten von in fertigem, geschmolzenem oder gelöstem Zustand gereckten Bändern, Folien oder Fäden aus kristallinischen linearen Hochpolymeren, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder, Folien oder Fäden vor oder während dem parallel zur Orientierungsrichtung erfolgenden Aufspalten mit einem Erweichungsmittel behandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder, Folien oder Fäden nur unvollkommen aufgespalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufspaltung durch Anwendung eines akustischen Feldes bewirkt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 667 234, 746 593, 763 277, 913 574.

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