DE1435324A1 - Method and device for wet spinning of solutions of synthetic polymers, in particular for the production of fibers - Google Patents

Method and device for wet spinning of solutions of synthetic polymers, in particular for the production of fibers

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DE1435324A1 DE19631435324 DE1435324A DE1435324A1 DE 1435324 A1 DE1435324 A1 DE 1435324A1 DE 19631435324 DE19631435324 DE 19631435324 DE 1435324 A DE1435324 A DE 1435324A DE 1435324 A1 DE1435324 A1 DE 1435324A1
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Description

München, den 19»September 1963 M/6950Munich, September 19th, 1963 M / 6950

Verfahren end Vorrichtung zum Naßspinnen von Lösungen synthetischer Polymerer, insbesondere zur Gewinnung von lasern.A method end apparatus for wet spinning of solutions of synthetic polymers, in particular for the production of lasers.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Haßspinnen von Polymerenlösungen und eignet sich besonders, wenn die Spinnvorrichtung nicht in das Fällbad eingetaucht wird.The invention relates to a method and a device for Hatred spinning of polymer solutions and is particularly suitable when the spinning device is not immersed in the precipitation bath.

Die Erfindung hat insbesondere eine Naßspinnvorriohtung für Lösungen von Vinylpolymeren zum Gegenstand, bei denen die Spinnvorrichtung getrennt vom Fällbad gehalten wird, die Temperatur der Lösung höher liegt als die des Fällbads oder auch verhindert wird, dass das die Spinndüse bildende Material duroh die Berührung mit dem Fällbad oder auch aus anderen Gründen verderbt wird.The invention particularly has a wet spinning device for Solutions of vinyl polymers on the subject, in which the spinning device is kept separate from the precipitation bath, the temperature the solution is higher than that of the precipitation bath or it is also prevented that the material forming the spinneret is duroh the contact with the felling bath or for other reasons is spoiled.

Eine der zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung besteht im Naßspinnen von Polyvinylohloridlösungen mit hohem eyndiotaktisohem Grad ("degree of syndiotactioity") nach bekanntem Sprachgebrauch)), bei denen es erforderlich 1st, dass die Spinnlösung auf hohen Temperaturen von z.B. mindestens 800C gehalten wird, während die Temperatur des Fällbades beträchtlichOne of the numerous possible applications of the invention consists in the wet spinning of polyvinyl chloride solutions with a high degree of syndiotactioity ("degree of syndiotactioity"), in which it is necessary that the spinning solution is kept at high temperatures of, for example, at least 80 ° C. while the temperature of the precipitation bath is considerable

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niedriger liegt, d.h. mindestens unterhalb von 50 - 60 C.is lower, i.e. at least below 50 - 60 C.

Die Bezeichnung "Polymere des Vinylchlorids mit hohem syndiotaktiachem Grad11, wie er in der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, umfasst die Homopolymeren des Vinylchlorids mit einem syndiotaktischen Grad von mehr als 2 (bestimmt durch das Absorptionsbandenverhältnis I.E. D 635 und D 692 em , siehe Burleigh, I.A.0.S., 82, S.74-9» I960) und auch Copolymeren und deren Mischungen mit mindestens 85 Gewichtsprozent Vinylchlorid.The term "polymers of vinyl chloride with a high syndiotactic degree 11 , as used in the present specification, includes the homopolymers of vinyl chloride with a syndiotactic degree of more than 2 (determined by the absorption band ratio IE D 635 and D 692 em, see Burleigh, IA0.S., 82, p.74-9 »I960) and also copolymers and their mixtures with at least 85 percent by weight vinyl chloride.

Es ist bekannt, dass die beim Naßspinnen polymerer Lösungen gewöhnlich verwendete Spinnvorrichtung (gewöhnlich aus Metall) an geeigneten Spinndüsenhaltern befestigt ist, wobei das Ganze vollständig in das Fällbad getaucht wird.It is known that the spinning device (usually made of metal) commonly used in wet spinning polymeric solutions is attached to suitable spinneret holders, the whole thing being completely immersed in the precipitation bath.

Ferner ist bekannt, daas die Masse jeder Spinnvorrichtung duroh eine geeignete Splnn-Meßpumpe zugeführt wird, die mit der von Tanks, die die Masse enthalten, kommenden Hauptleitung verbunden ist.It is also known that the mass of each spinning device duroh a suitable Splnn metering pump is fed which is connected to the main line coming from tanks containing the mass is.

Diese Spinnvorrichtung hat sich als recht ungeeignet in den Fällen erwiesen, in denen die Spinnvorrichtung - allgemein - getrennt vom Fällbad gehalten werden muss.This spinning device has proven to be quite unsuitable in the Proven cases in which the spinning device - generally - has to be kept separate from the precipitation bath.

Im besonderen hat sich diese Spinnvorrichtung auch zum Naßspinnen »On Vinyl chi oridpolymeren-Iösungen mit hohem sy ndio taktischem Grad als ungeeigi et erwiesen, in denen die Temperatur des Fällbades beträchtlich unter der Temperatur der Spinnlösung liegen muss.In particular, this spinning device has also proven itself for wet spinning on vinyl chloride polymer solutions with a high degree of syndio tactic Degrees proved to be ungeeigi et in which the temperature of the precipitation bath is considerably below the temperature of the spinning solution must lie.

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Tatsächlich ist bekannt, dass Lösungen ron Vinylchloridpolymeren mit hohem eyjiiotjÄtisohem Grad die Neigung haben, bei ziemlich hohen Temperaturen zu gelieren.In fact, it is known that solutions of vinyl chloride polymers with a high degree of eyjiiotjÄtisohem tend to to gel at fairly high temperatures.

Sie Gelierungatemperatur hängt eng mit dem sterisoh regelmäaeigen Aufbau des Produktes zusammen und daher mit der PoIymerisationsfemperatur und der Menge des in der Lösung vorhandenen Polymeren·The gelation temperature is closely related to the sterically regular structure of the product and therefore to the polymerization temperature and the amount of polymer present in the solution.

So geliert beispielsweise eine Lösung mit 18 # Polymeren, einem syndiotaktisohen Grad von etwa 2,2 und einer Eigenbiskosität * 1,3 plötzlich bei etwa 90 - 950C, während eine Lösung mit 20 56 dee gleichen Polymeren bei 105 - HO0C geliert.Thus, gelled, for example, a solution with 18 # polymer, a syndiotaktisohen degree of about 2,2 and a * 1,3 Eigenbiskosität suddenly at about 90 - while a solution with 20 56 dee same polymer at 105 C 95 0 - 0 HO gelled C .

Andererseits bestehen Fällungsmisohungen, die sich beim Spinnen von Vinylohloridpolymeren hohen syndlotaiktlachen Grades wirkiamer erwiesen haben, aus ziemlich flüchtigen Verbindungen, die auf einer Temperatur von 50 - 600C gehalten werden müssen, um eine zu starke Verdampfung derselben zu vermeiden und folglich die Kosten des Endproduktes erhöht werden.On the other hand consist Fällungsmisohungen, which have been found wirkiamer in the spinning of Vinylohloridpolymeren high syndlotaiktlachen degree of fairly volatile compounds at a temperature of 50 - to an excessive evaporation to avoid 60 0 C must be kept the same, and hence the cost of the final product increase.

Ausserdem ist es experimentell bewiesen worden, dass, wenn auch nich flüchtig Verbindungen als Fällungsmischungen verwendet worden sind, die Koagulierung ist besser und die erhaltenen Fasern sind glänzender und dichter wenn die Koagulierung auf einer niedrigeren als 50 - 600C Temperatur ausgeführt wird.In addition, it has been proven experimentally that, if volatile compounds are used as precipitating Not mixtures have been, the coagulation is better and the obtained fibers are more brilliant and dense when the coagulation than 50 at a lower - 60 0 C temperature is carried out.

Es ergibt sich daher, dass eine Standard-Spinnvorriohtung mit einer Spinndüse, die völlig in das Fällbad getaucht wird, nichtIt therefore follows that a standard spinning device with a spinneret that is completely immersed in the precipitation bath

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geeignet 1st, da bei hohen Temperaturen zur Vermeidung des Gelierens der polymeren Lösung wegen der Verdampfung ein grosser Verlust an Verbindungen auftritt, die das Fällbad bildenf arbeitet man statt dessen bei niedrigen Temperaturen, erfolgt eina Gelierung der Spinnlösung auf Grund der unvermeidlichen Abkühlung, die vor der Extrusion im Zuleitungsrohr zu dar Spinnvorrichtung auftritt, wodurch ein Spinnen unmöglloh gemacht wirft.Is suitable, because at high temperatures to avoid gelling of the polymeric solution due to evaporation a large Loss of compounds occurs, which form the precipitation bath. If you work instead at low temperatures, a Gelation of the spinning solution due to the inevitable cooling that occurs before extrusion in the feed pipe to the spinning device, making spinning impossible.

Gemäss der Erfindung können die obengenannten Nachteile vermieden werden, in dem eine besondere Spinnvorrichtung verwandet wird, die ein regelmässigee Spinnen der polymeren Lösung ermöglicht, wobei dia Kontaktoberfläche zwischen Spinnlösung und dem Fällbad möglichst klein ist und besondere durch die Aussanfläohe dar Spinndüse begrenzt wird*According to the invention, the above-mentioned disadvantages can be avoided by using a special spinning device which enables a regular spinning of the polymeric solution, the contact surface between the spinning solution and the precipitation bath is as small as possible and is particularly limited by the shape of the spinneret *

In einer von vielen Anwendungen ermöglicht eine derartige erfindungsgemässe Spinnvorrichtung das Spinnen von polymeren Lösungen, die bis sum Augenblick dar Extrusion eine hohe Temperatur erfordern, während das Fällbad auf einer wesentlich niederen Temperatur gehalten wird.In one of many applications, such a spinning device according to the invention enables the spinning of polymeric solutions which require a high temperature up to the moment of extrusion, while the precipitation bath is at a substantially lower temperature Temperature is maintained.

Ein weiterer Vorteil dieser Spinnvorrichtung liegt in dar Filtriarbarkait dar Bösung, dia dadurch verbessert wird, dass die Lösung wagen dar Temperatur, bal dar gearbeitet wird, aahr flüssig 1stι ferner ist as möglieh, sehr feine Filter zu verwanden, woduroh ein Verstopfen dar Spinnöffnungen vermieden und dia Glelohmässigkeit und dia and gültigen Eigenschaften dar erhaltenen Fasern verbessert werden.Another advantage of this spinning device is the Filtriarbarkait the solution, which is improved by the fact that the solution dare to be the temperature before work is done liquid 1st It is also possible to use very fine filters, which avoids clogging of the spinning orifices and The smoothness and the valid properties of the fibers obtained can be improved.

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H3532AH3532A

Die Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung erläutert, wobei eine bevorzugte Aueführungsform in den beiliegen» den Zeichnungen dargestellt ist.The invention is explained by the following description, with a preferred embodiment in the enclosed » is shown in the drawings.

Unter Bezug auf Pig. 1 tritt die vom Tank durch die leitung 1 kommende Spinnlösung in die Jeßpumpe 2, und nach dem Filtrieren in Filter 3 flieset sie zu der Spinnvorrichtung 4, die durch ein sicheres Verschlußsystem mittels Schrauben« Flanschen oder Kupplungen über den Spinndüsenhalter 5 mit dem Tank 6 verbunden ist, der das Fällbad enthält. Auf diese Weise wird der Eontakt zwisohen Spinnlösung und Fällbad auf die Aussenflache der Spinndüse begrenzt.Referring to Pig. 1, the spinning solution coming from the tank through line 1 enters the Jeß pump 2, and after filtering in filter 3 it flows to the spinning device 4, which is secured by a secure locking system by means of screws «flanges or Couplings via the spinneret holder 5 is connected to the tank 6, which contains the precipitation bath. In this way the contact becomes between the spinning solution and the precipitation bath limited to the outer surface of the spinneret.

Sin Heizmantel 7» in dem öl zirkuliert (Eintritt bei 8, Austritt bei 9) und der die Meßpumpe 2, das Filter 3 und die Spinnvorrichtung 4 umgibt, ermöglicht es, die gewünschte Temperatur der Lösung einzuhalten.A heating jacket 7 »in which the oil circulates (inlet at 8, outlet at 9) and which surrounds the measuring pump 2, the filter 3 and the spinning device 4, makes it possible to maintain the desired temperature of the solution.

Der Tank 6 ist am unteren Ende mit einem Entleerungsventil 7 versehen, das die Entfernung des Fällbads jederzeit ermöglicht, um die Spinnvorrichtung zu säubern oder auszuwechseln.The tank 6 is provided at the lower end with a drain valve 7, which allows the precipitation bath to be removed at any time, to clean or replace the spinning device.

Die aus der Spinnvorrichtung austretenden fasern werden in einem geeigneten Bad gefällt, über eine Rolle 11 geleitet und einer entsprechenden Behandlung unterworfen.The emerging from the spinning device fibers are precipitated in a suitable bath, passed over a roller 11 and subjected to appropriate treatment.

öemäss einer anderen AusfUhrungsform wird die Spinnvorrichtung senkrecht auf der freien Oberfläche des Fällbads angeordnet, so dass die Spinnvorrichtung die Oberfläche des Fällbade streift,According to another embodiment, the spinning device arranged vertically on the free surface of the precipitation bath so that the spinning device brushes against the surface of the precipitation bath, wie in Fig. 2 dargestellt ist.as shown in FIG.

BAD ORIGINAL 909812/0856BATH ORIGINAL 909812/0856

Bs wurde durch. Versuche festgestellt, dass "beim Spinnen einer Lösung von Polyvinylchlorid hohen syndiotaktisohen Grades in einer der üblichen Spinnvorriohtungen mit einem organischen lösungsmittel wie Cyclohexanon, Dimethylformamid, Dimethylaoetamid» Nitrobenzol u.dgl. und unter Verwendung einer Mischung von Lösungsmittel und einem oder mehreren Fällungsmitteln wie Alkoholen, Ketonen, Säureamiden ο.dgl. das Spinnen nach 10 Minuten unterbrochen werden muss, da die Spinndüsen verstopft sind. Dieses Verstopfen ist auf das Gelieren der Spinnlösung vor dem Extrudieren zurückzuführen.Bs was through. Experiments found that "when spinning a Solution of high syndiotactic grade polyvinyl chloride in one of the usual spinning devices with an organic solvents such as cyclohexanone, dimethylformamide, dimethylaoetamide » Nitrobenzene and the like and using a mixture of solvents and one or more precipitants such as Alcohols, ketones, acid amides, etc. the spinning after 10 minutes has to be interrupted because the spinnerets are clogged. This clogging is due to the gelling of the dope returned prior to extrusion.

Andererseits wenn man ein von Cyclohexanon und einer nicht flüchtigen Verbindung (z.B. Essigsäure) gebildetes Fällbad auf 1000C verwendet, sind die erhaltenen Fasern undiichsiohtig, Innenseite gerissen und ungeeignet für textile Anwendungen. Ausserdem erfolgt bei einer solchen !Temperatur eine starke Verdampfung der das Fällbad bildenden Verbindungen.On the other hand, when using an image formed from cyclohexanone and a non-volatile compound (eg acetic acid) precipitation bath at 100 0 C, the fibers obtained are undiichsiohtig, inside torn and unsuitable for textile applications. In addition, at such a temperature there is strong evaporation of the compounds forming the precipitation bath.

Wird statt dessen die erfindungsgemasse Vorrichtung verwendet und die !Temperatur der Spinnlösung auf 90 - 15O0C und die des Fällbade zwischen 30 und 8O0C oder sonstwie niedrig genug gehalten, damit die Verbindungen des Bads nicht verdampfen, so wird ein kontinuierlicher und gleichmässiger Spinnvorgang erzielt. If, instead, uses the inventive device and the temperature of the spinning solution at 90 - 15O 0 C and the Fällbade between 30 and 8O 0 C, or otherwise enough kept low, so that the compounds of the bath do not evaporate, so, a continuous and uniform spinning process achieved.

BAD ORIGiMAL 90 98Ί 2/085 6BATH ORIGiMAL 90 98Ί 2/085 6

Claims (1)

~Ί~ Η35324 ~ Ί ~ Η35324 Patentansprüche ιClaims ι 1« Verfahren zur Herstellung yon Fäden, Fasern oder geformten Gegenständen aus polymeren Lösungen durch das Haßspinnverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnlösung und das fällbad getrennt τοηβinander angeordnet sind und die Berührung lediglich auf einen Teil der Spinnvorrichtung und vorstugsweise auf den mit Bohrungen versehenen Vorderteil der Spinndüse beschränkt ist.1 Process for the manufacture of threads, fibers or shaped Objects made from polymer solutions by the hate spinning process, characterized in that the spinning solution and the Fällbad are arranged separately τοηβin one another and the contact is only on part of the spinning device and preferably on the front part of the bored Spinneret is limited. 2· Verfahren zur Herstellung von Fäden, Fasern oder geformten Gegenstanden aus polymeren Lösungen durch das Haßspinnverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnlösung und das Fällbad thermisch isoliert voneinander angeordnet sind und die Berührung nur auf die Aussenvorderflache der Spinndüse beschränkt ist.2 Process for the production of threads, fibers or shaped objects from polymer solutions by the hate spinning process, characterized in that the spinning solution and the precipitation bath are arranged thermally insulated from one another and contact is limited only to the outer front surface of the spinneret. 3. Verfahren naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teaperaturdifferene «wischen Spinnlösung und Fällbad etwa 400O bis 10O0C beträgt.3. The method of NaOH to claim 2, characterized in that the Teaperaturdifferene "40 0 O wipe is spinning solution and the coagulation bath to about 10O 0 C. 4. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass als Spinnlösungen Lösungen von Vihylpolymeren hohen syndiotaktischen Grades in organischen Lösungsmitteln wie Cyclohexanon, Birnethylformamid, Dirnethylaoetamid, Nltrobenzol u.dgl. verwendet werden und die Temperatur der Spinnlösung auf etwa 90° bis 1500O gehalten wird, während als4. Method according to the preceding claims, characterized in that the spinning solutions solutions of high degree of syndiotactic Vihylpolymeren in organic solvents are used such as cyclohexanone, Birnethylformamid, Dirnethylaoetamid, Nltrobenzol like., And the temperature of the spinning solution to about 90 ° to 150 0 O is held while as badbath 909812/0856909812/0856 Fällbad eine Mischung des Lösungsmittels und eines oder mehrerer Fällungemittel wie Wasser Methylalkohol, Äthylalkohol, IsopropyXalfcohol, tertiärer Butylalkohol, Aceton» Essigsäure u.dgl» rerwendet wird und die Temperatur des Bades auf 30° bis 800C gehalten wird.Precipitation bath a mixture of the solvent and one or more Fällungemittel such as water, methyl alcohol, ethyl alcohol, IsopropyXalfcohol, tertiary butyl alcohol, acetone »acetic acid, etc." rerwendet is and the temperature of the bath is maintained at 30 ° to 80 0 C. 5· Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass als Spinnlösungen Lösungen von Vinylchlorid· polymeren hohen syndiotaktisohtn orades, deren Copolymere oder Mischungen derselben verwendet werden*5. Process according to the preceding claims, characterized in that solutions of vinyl chloride are used as spinning solutions polymeric high syndiotaktisohtn orades, their copolymers or mixtures thereof are used * 6* Vorrichtung zum Naßspinnen von polymeren Lösungen, dadurch gekennzeichnet» dass die Extrusionevorrlohtung ausserhalb vom Fällbad angeordnet ist»6 * Device for wet spinning of polymer solutions, thereby marked »that the extrusion preloading outside of Precipitation bath is arranged » 7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass7. Device according to claim 6, characterized in that die Berührung zwischen Spinnvorrichtung und Fällbad im wesentlichen nur durch die Aussenflache der Spinndüse erfolgt.the contact between the spinning device and the precipitation bath takes place essentially only through the outer surface of the spinneret. 6· Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7» dadurch gekennzeichnet, dass der das Fällbad enthaltende Tank mit einer Öffnung versehen ist, an der ein Spinndüeenhalter befestigt ist und im unteren XeIl ein Entleerungsventil aufweist*6 · Device according to claims 6 and 7 »characterized in that the tank containing the precipitation bath has an opening is provided to which a spinneret holder is attached and has a drain valve in the lower XeIl * gÄD0BIGINALGÄD0BIGINAL
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