DE1195428B - Verfahren zur Herstellung von Fasern oder faserigem Gut, insbesondere fuer textile Zwecke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

DOId

Deutsche Kl.: 29 a - 6/06

Nummer: 1195 428

Aktenzeichen: Sch 22020 VII a/29 a

Anmeldetag: 27. April 1957

Auslegetag: 24. Juni 1965

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fasern oder faserigem Gut, insbesondere für textile Zwecke, aus Folien, Bändern oder Fäden aus hochmolekularen, orientierbaren organischen Stoffen, bei dem die Folie od. dgl. zunächst durch kräftige Orientierung und gegebenenfalls Quellung spaltbar gemacht und dann durch technische Behandlung zu Fasern verarbeitet wird.

Es ist bekannnt, daß man verspinnbare Fäden und Fasern aus organischen thermoplastischen Massen erhält, wenn man in dünnen Folien, Bändern oder Rohren aus diesen Massen durch Strecken ein besonders starkes Richten der Moleküle in der Längsrichtung herbeiführt und darauf durch fortgesetzte mechanische Behandlung, wie Reiben, Bürsten od. dgl. die Folien, Bänder oder Rohre mehrfach spaltet. Es ist ferner bekannt, dieses Spalten der einseitig gerichteten Folien od. dgl. außer durch Reiben oder Bürsten auch durch Drehen, Zwirnen oder mit den in der Hanf-, Flachs- oder Juteindustrie üblichen Maschinen durch Schlagen mit keilförmigen oder messerähnlichen Hämmern in der Streckrichtung auf einer elastischen Unterlage oder durch Pressen zwischen in der Laufrichtung fein geriffelten oder ähnlich profilierten Walzen vorzunehmen. Bei einer solchen Behandlung liefern die Stoffe mehr oder weniger lange feine Fasern, die natürlichen Fasern oder auch Stapelfasern ähnlich sind.

Bei diesen bekannten Zerfaserungsmethoden wird also die Zerteilung durch äußere mechanische Ein-Wirkungen auf orientierte Folien od. dgl. herbeigeführt. Es hat sich herausgestellt, daß man nach diesen bekannten Methoden Textilfasern aus dicken Folien nicht herstellen kann, ohne den Stoff stark zu beschädigen, und daß man auch ganz dünne Folien nicht zu Fasern aufteilen kann, die — im Durchschnitt — feiner sind als die Dicke der Folien.

In vielen Fällen ist es nun aber gerade von Vorteil, äußerst feine Fasern für Textilzwecke zu verwenden, da diese besonders weiche und warme Stoffe ergeben, doch ist es andererseits wiederum von produktionsmäßigen Gesichtspunkten aus unvorteilhaft, zu dünne Folien in dem Prozeß zu verwenden. Schließlich hat es sich auch als unmöglich erwiesen, mit Hilfe dieser bekannten Zerfaserungsmethoden zu unbeschädigten Produkten mit feinen offenen Poren aus orientierten Stoffen zu gelangen.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher zum Ziel gesetzt, die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen und damit die Zerfaserung von orientierten Folien od. dgl. zu dünneren unbeschädigten Fasern oder Verfahren zur Herstellung von Fasern oder
faserigem Gut, insbesondere für textile Zwecke

Anmelder:

Felix Schieuter, Sielbeck bei Eutin

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Ole-Bendt Rasmussen, Birker0d

(Dänemark)

Beanspruchte Priorität:

Dänemark vom 28. April 1956 (1523)

faserigem Gut zu erreichen oder zu unbeschädigten Produkten mit feinen offenen Poren zu gelangen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in die Folie od. dgl. vor oder nach ihrer Orientierung ein Sprengmittel eingebracht wird, welches nach der Orientierung der Folie bzw. nach Einbringen in die orientierte Folie durch Zufuhr von mit ihm reagierenden Stoffen und/oder durch Hitze- oder Druckbehandlung in der Folie einen inneren Druck solcher Größe erzeugt, daß die Folie od. dgl. bei gleichzeitiger mechanischer Behandlung oder ohne eine solche ganz oder teilweise zu Fasern aufgespalten wird. Ein solches Vorgehen läßt äußerst feine und gleichmäßige Fasern erzielen und zudem auch noch in einfacherer und wohlfeinerer Weise als nach den bekannten Verfahren, da hierbei jenen gegenüber die mechanische Arbeit des Zerfaserns weitgehend vermindert wird.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren bei der Zerfaserung von orientierten Folien zur Anwendung gebracht wird, liegt ein großer Teil der Spaltflächen, die während der beginnenden Zerfaserung gebildet werden, annähernd parallel zu der Folienfläche. Im weiteren Verlauf der Zerfaserung werden daher, wenn der Zerfaserungsprozeß weit genug getrieben wird, Fasern gebildet, die dünner als die Folie sind. Wird die Zerfaserung nicht so weit getrieben, aber doch weit genug, um durchlaufende Brücken hervorzurufen und bestehen zu lassen, so entsteht ein Material mit feinen offenen Poren. Die Zerfaserung läßt sich leicht so durchführen, daß die gebildeten Fasern oder das poröse Material in der Hauptsache unbeschädigt

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bleiben, d. h. keine Spalten aufweisen, die nicht der Orientierung folgen. Wird das Verfahren auf Basis von Fäden durchgeführt, so können ebenfalls ohne Schwierigkeit praktisch unbeschädigte feinere Fasern oder Produkte mit feinen offenen Poren hergestellt werden.

An sich .können die verschiedensten chemischen oder physikalischen Prozesse ,für die Zerfaserung verwendet werden. Wird ein aus festen Partikeln bestehendes Sprengmittel ■ verwendet, so wird ein sol- ίο ches vorzugsweise in eine Schmelze des hochpolymeren Stoffes vor dessen Extrudierung eingeführt. Flüssige oder gasförmige Sprengmittel können entweder vor oder nach der Extrudierung bzw. der Orientierung einverleibt werden, z. B. in Hohlräume ausgetretener Partikel, wie solches in den nachstehenden Ausführungsbeispielen näher geschildert wird.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Sprengung der Folie ao durch osmotischen Druck oder durch Gasentwicklung vorgenommen. Ein diesbezüglicher osmotischer Prozeß kamm dadurch, herbeigeführt werden, daß ein Stoff zum Durchgang "durch den orientierten Stoff zu den eingebauten Partikeln gebracht wird, die aus einem Stoff bestehen oder einen solchen enthalten, der dabei entweder aufgelöst oder stark gequollen wird.

Im ersteren Falle muß der hochmolekulare Stoff für den aufgelösten, früher eingebauten Stoff relativ undurchgänglich sein. Es bildet sich dabei eine flüssige oder in manchen-Fällen nahezu feste, disperse Phase, die — wenn der osmotische Druck den Kapillardruck der Phase überschritten hat — auf den umgebenden orientierten Stoff einen Druck ausübt und bei günstigen Bedingungen sehr große Spalträume bildet. In Polyamide oder stabilisierten PoIy-? vinylalkohol kann z.B. ein leichtlösliches Salz eingebaut werden, und der Stoff kann dann — bei gewöhnlicher oder erhöhter Temperatur — mit einem wäßrigen Quellmittel behandelt werden.

Bei anderen Ausfuhrungsformen erfolgt die Zerfaserung durch einen chemischen Prozeß, der in dem orientierten Stoff selbst eine Gasentwicklung hervorbringt. Die Gasentwicklung kann aus einer Reaktion von eindringendem Stoff mit Material in den eingebauten Partikeln entstehen, aber auch aus einer Reaktion, die ausschließlich in oder zwischen eindringenden Stoffen verläuft und von dem eingebauten Stoff katalysiert wird; Im letzteren Fall können im Verhältnis zu der Partikelgröße besonders große Spalträume gebildet werden. Am besten ist es, deü Katalysator auf einem porösen Trägerstoff (z. B. einem Gel) anzubringen, unter anderem, damit die Gasausscheidung innerhalb des orientierten Stoffes erleichtert wird. Schließlich kann die Gasentwicklung auch dadurch hervorgebracht werden, daß ein leichtreagierender Stoff eingebaut wird, der durch thermische Einwirkung oder Bestrahlung zur Umbildung gebracht werden kannn.

Die zerfasernde Verdampfung, Abtreibung oder Ausdehnung kann ausgeführt werden, indem man einen gasförmigen Stoff dazu bringt, unter überhöhtem Druck durch den orientierten· Stoff in früher eingeführte feine Hohlräume einzudringen oder in poröse Körner, die eventuell eine Flüssigkeit enthalten können, in welcher das Gas lösbar ist, und hinterher den Druck plötzlich vermindert.

Beispiel 1

Durch Strangpressen wird eine 0,03 mm dicke rohrförmige Polycaprolactamfolie von 10 cm Umfang hergestellt. Dem Granulat, aus dem die Folie hergestellt wird, sind 0,5 % wasserfreies Strontiumchlorid gder Natriumsulfat beigemischt, und zwar in Pulverform mit gleichmäßiger Korngröße — durchschnittlich 3 bzw. 5 Mikron. Im Mikroskop wird festgestellt, daß die Körner gleichmäßig im Stoff verteilt sind. Die Folie wird kalt gezogen und einige Minuten lang auf 180° C erwärmt, um die Kristallinität zu erhöhen, die Grenze zwischen kristallinischen und amorphen Gebieten schärfer auszubilden und dadurch eine größere Spaltbarkeit herbeizuführen. Sie wird einige Stunden lang mit einer etwa 3 n-Salzsäure behandelt, die stark quellend wirkt. Diese Konzentration wurde genau durch Versuche bestimmt, welche die Absicht hatten, ausfindig zu machen, bei welchem Quellungsgrad das verwendete orientierte Hochpolymerisat die größte Spaltbarkeit aufweist. Die Folie wird wiederum mikroskopiert, und es zeigt sich, daß sie nunmehr von relativ langen und dünnen, kanalartigen aber geschlossenen Poren in der Orientierungsrichtung durchzogen ist. Vergleichsversuche zeigen, daß die Poren die Spaltbarkeit stark erhöhen, und zwar sowohl in trockenem als auch in gequollenem Zustand. Die orientierte Folie wird zu schmalen Bändern aufgeschnitten, die —immernoch in gequollenem Zustand —^: durch einen Apparat geführt werden, in dem sie zwischen zwei ledernen Bändern gerollt und gerieben werden. Dadurch wird die Folie in ein zusammenhängendes Fasernetz aufgespalten. Viele von den Fasern haben kleinere Querschnittdimensionen als die Dicke der orientierten Folie (die etwa 0,015 mm beträgt). Vergleichende Versuche zeigen, daß die Poren einen großen Einfluß auf die Feinheit der Fasern haben.

Beispiel 2

• Durch Strangpressen wird ein schmales 0,03 mm dickes Band aus Polyvinylalkohol hergestellt, erweicht mit Glycerol und mit denselben Zusätzen wie im Beispiel 1 versehen. Das Band wird bei erhöhter Temperatur orientiert und mit Formaldehyd behandelt, um eine größere Wasserbeständigkeit zu erzielen. Es wird mit einer schwachen Salzsäure behandelt, untersucht wie im Beispiel 1 und durch Rollen und Reiben zwischen Leder.zerfasert. Die Resultate der Untersuchung und der Zerfaserung sind die gleichen wie im Beispiel 1. .

Beispiel 3

Ein schmales, orientiertes Band von Polyvinylalkohol, hergestellt wie nach Beispiel 2, aber an Stelle der leichtlöslichen Salze mit einem Gehalt von 0,1 °/o aktiver Kohle, in der vorher Cuprisulfat ausgefällt wurde. Die Korngröße ist gleichmäßig, durchschnittlich 3 Mikron. Das orientierte Band wird mit wasserstoffperoxydhaltiger Salzsäure behandelt und dadurch mit großen Spalträumen angefüllt, die nicht nur als Ergebnis der durch das Kupfersalz bewirkten Osmose erklärt werden können, sondern auch auf eine Gasentwicklung zurückgeführt werden müssen, die durch katalytische Spaltung des Wasserstoffperoxyds durch Kohle und Kupfersalz hervorgebracht wurde.

Beispiel 4

Durch Strangpressen wird ein schmales 0,2 mm dickes Band von Polyvinylchlorid hergestellt, mit Zusatz von 1% Salicylsäure in Körnern von gleichmäßiger Größe, durchschnittlich 2 Mikron. Die Temperatur der Masse wird die ganze Zeit unter dem Schmelzpunkt der Salicylsäure gehalten. Das Band wird bei erhöhter Temperatur kräftig orientiert, und ein Teil davon 48 Stunden lang mit einer Mischung von Äthylalkohol und Aceton behandelt. Diese Mischung soll eine osmotische Spaltung in der Umgebung der Salicylsäurekörner hervorrufen. Es zeigt sich auch hier, daß das Band mit Poren angefüllt wird, und nach dem Trocknen kann es durch Reiben und Rollen zwischen zwei Gummiflächen zu feinen Fasern aufgespalten werden. Den Teil des orientierten Bandes, der nicht mit der eindringenden Flüssigkeit behandelt wurde, versucht man zum Vergleich ebenfalls zwischen den Gummiflächen zu zerfasern, aber der Versuch mißlingt.

Beispiel5

Ein Band aus besonders hochpolymerisiertem Polycaprolactam (k-Wert 95) wird durch Strangpressen erzeugt, und in direktem Anschluß daran, während das Band sich noch in geschmolzenem oder halbgeschmolzenem Zustand befindet, wird es mit Hilfe von zwei gegeneinandergepreßten, in entgegengesetzter Richtung rotierenden Walzen orientiert. Beide Walzen sind bis zu einem Punkt nahe dem Schmelzpunkt des Hochpolymerisates erwärmt, vorzugsweise etwas unter diesem Punkt, doch muß der Orientierungsprozeß dann so schnell erfolgen, daß eine Kristallisation vorher nicht eintreten kann. Das Band wird direkt auf eine der beiden Walzen ausgepreßt, der es auch bis zum Durchgang zwischen den beiden Walzen folgt. Es wird dann auf die zweite Walze übergeführt, deren Umfangsgeschwindigkeit ein Mehrfaches derjenigen der ersten ist. Durch den dadurch bewirkten Streckvorgang wird das Band orientiert. Es wird im Anschluß daran, nun etwa 0,01 mm dick und etwa 10 cm breit, über eine Reihe von Abkühlungswalzen geleitet, die mit der gleichen Umfanggeschwindigkeit rotieren wie die vorhergehende Walze.

Das orientierte Band wird für die Kristallisation einige Minuten bei 180° C gelagert, indem man warmen Stickstoff darauf bläst und 1 Minute lang in eine quellende Salzsäure taucht (vgl. Beispiel 1). Das Band, das nun sehr leicht spaltbar ist, wird in einem geschlossenen Behälter schlapp aufgehängt, wo es — immer noch in gequollenem Zustand — kurze Zeit einem Druck von 50 at Kohlendioxyd ausgesetzt wird. Der Druck wird ganz plötzlich entspannt, wodurch das Band in feine Fasern zersprengt wird.

Beispiel 6

Ein Teil der kaltgezogenen Folie aus Beispiel 1, die dem osmotischen Prozeß unterworfen, aber nicht mechanisch bearbeitet wurde, wird in schmale Bänder aufgeschnitten und zerfasert wie nach Beispiel 5.

Beispiel 7

Man stellt ein schmales, orientiertes Band von Polycaprolactam her, wie nach Beispiel 6, jedoch mit einem Inhalt von 0,5% Silicagel. Die Korngröße ist gleichmäßig, durchschnittlich 1 Mikron. Das Gel ist vorher auf bekannte Weise hydrophob gemacht. Das Band wird verhältnismäßig stramm durch eine quellende, luftfreie, wäßrige Chlorwasserstofflösung geführt, wo es mit Ultraschall der Frequenz 60 kHz beschallt wird. Er wird dabei von Spaltrissen durchfurcht. Die Zerfaserung wird in einem anderen Salzsäurebad zu Ende geführt, das außerdem noch 2% dispergiertes Talkum enthält und mit Schallwellen

ίο der Frequenz 10 kHz beschallt wird. Das Band wird schlapp durch dieses Bad geführt, undes bilden sich außerordentlich feine Fasern. Vergleichende Versuche zeigen, daß die porösen Körner die Wirkung der akustischen Behandlung bedeutend gesteigert

haben. .

Die Intensität der Schallwellen nähert sich in beiden Bädern dem Höchstmaß, das bei Atmosphärendruck in Bädern der betreffenden Zusammensetzung erreicht werden kann.

Beispiel 8

Ein 0,1 mm dicker orientierter Faden von Polycaprolactam wird hergestellt mit einem Zusatz von 1% des gleichen Strontionchloridpräparates, das im Beispiel 1 verwendet wurde. Der orientierte Faden wird ähnlich hergestellt wie das Band für Beispiel 6 und ähnlich wie im Beispiel 1 durch Osmose gespalten. Es wird dann mit Wasser ausgewaschen und bei 100° C im Vakuum getrocknet — um danach Luft in die Poren einführen zu können — und dann akustisch zerfasert wie nach Beispiel 7.

Beispiel 9

Eine 0,05 mm dicke Folie von Polyvinylalkohol mit einem fünfprozentigen Zusatz von Ag₂C₂ wird aus wäßriger Lösung gegossen. Die Ag₂C₂-Körner messen alle etwa 0,05 mm. Die Folie wird zu Streifen von 5 mm Breite zerschnitten, die bei erhöhter Temperatur orientiert und kräftig getrocknet werden.

Schließlich wird jeder Streifen durch einen äußerst intensiven Lichtstrahl hindurchgeführt, der durch Sammlung des Lichtes von einer Reihe von Bogenlampen mit zusammen 20 kW hervorgerufen wird. Der Strahl wird durch eine verstellbare Blende geregelt. Die Linsen sind wassergekühlt, und die Streifen werden mit kalter Luft angeblasen. Dabei steigt die Temperatur der durchsichtigen Plastikmasse nur wenig, während die dunklen, explosiven Sprengstoffkörner zur Detonation gebracht werden, wodurch das Material zerfasert wird.

Beispiel 10

Durch Strangpressen wird ein schmales 0,03 mm dickes Band von Zelluloseacetat hergestellt mit Zusatz von 0,3% des auch im Beispiel 3 verwendeten Kohlepulvers und dann zu Zellulose verseift. Das Band wird durch Strecken in warmem Dampf stark orientiert und wie nach Beispiel 7 akustisch zerfasert. Die Bäder, die das Band im Laufe dieser Behandlung passiert, enthalten jedoch eine quellende wäßrige ammom'akalische Cuprisulfaflösung.

Beispiel 11

Ein Teil des unzerfaserten, orientierten Zellulosebandes aus Beispiel 10 wird in eine Cuprisulfaflösung getaucht und wie nach Beispiele zerfasert. Jedoch wird an Stelle des Kohlendioxyds Ammoniak bei 15 at und 50° C verwendet.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Fasern oder faserigem Gut, insbesondere für textile Zwecke, aus Folien, Bändern oder Fäden aus hochmolekularen, orientierbaren organischen Stoffen, bei dem die Folie od. dgl. zunächst durch kräftige Orientierung und gegebenenfalls Quellung spaltbar gemacht und dann durch technische Behandlung zu Fasern verarbeitet wird, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die in die Folie od. dgl. vor oder nach ihrer Orientierung ein Sprengmittel eingebracht wird, welches nach der Orientierung der Folie bzw. nach Einbringen in die orientierte Folie durch Zufuhr von mit ihm

reagierenden Stoffen und/oder durch Hitze- oder Druckbehandlung in der Folie einen inneren Druck solcher Größe erzeugt, daß die Folie od. dgl. bei gleichzeitiger mechanischer Behandlung oder ohne eine solche ganz oder teilweise zu Fasern aufgespalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengung der Folie od. dgl. durch osmotischen Druck oder durch Gasentwicklung vorgenommen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 746 593, 667 234,
517355, 378 711, 370471;
USA.-Patentschriften Nr. 2 200 946, 1394 270.

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