DE1469041A1

DE1469041A1 - Verfahren zur Herstellung von AEthylenpolymerisatfaeden

Info

Publication number: DE1469041A1
Application number: DE19601469041
Authority: DE
Inventors: Howard William Henry
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1959-10-13
Filing date: 1960-10-06
Publication date: 1969-03-20
Also published as: NL256781A; CH396302A; BE595960A; GB904008A

Description

DIPL-ING. W. NIEMANN

HAMBURG PATENTANWXLTE

NUSSBAUMSTRASSE 10

Dr. Expl.

ELEFON: 555470

K69041

W, 10418/60 ll/Hei

The Chemstrand Corporation Decatur, Alabama (V_eSt„A.)

Verfahren zur Herstellung von Äthylenpolymerisat-

fäden.

Bisher sind drei Grundarten von Spinnverfahren zur Erzeugung von Fasern und Fäden aus Äthylenpolymerisaten bekannt gewesen» Diese Spinnverfahren sind allgemein als das (1) Schmelzspinn-, (2) Trockenspinn- und (3) Naßspinnverfahren bekannt» Jedes dieser Verfahren hat in Bezug auf die anderen gewisse innewohnende Vorteile und Nachteile, aber keines ist für die Erzeugung von Fäden mit niedrigen

909812/0 96

Deniers und hoher Festigkeit völlig zufriedenstellend gewesen.

Beim Schmelzspinnen wird das Polymerisat in Pulveroder Pelletform geschmolzen und durch eine Spinndüse in Form von Fäden ausgespritzt oder extrudiert, die durch die Berührung mit der kühlenden Luft, welche die frisch gespritzten Fäden umgibt, härten und verfestigt (set up) werden. Diese Arbeitsweise läßt eine ziemlich hohe Spinngeschwindigkeit zu, erfordert aber einen beachtlichen Spritzdruck und hohe Schmelztemperaturen_o Zusätzlich ist gefunden worden, daß das Schmelzspinnen von Polymerisaten hohen Molekulargewichts sogar bei sehr hohen Temperaturen sehr schwierig ist, da die Viskosität der Schmelze nicht genügend verringert werden kann, um ein Verstopfen der Spinndüsenöffnungen zu verhindern«

Die Trockenspinnarbeitsweise umfaßt das Spritzen oder Extrudieren einer Lösung des Polymerisats in einem Lösungsmittel durch eine Spinndüse in einen Strom eines, verhitzten Gases, um das Lösungsmittel rasch aus dem Polymerisat zu verdampfen und so die Polymerisatfädeii zu bilden. Diese Arbeitsweise verwendet ebenfalls beachtlich höhere Spinngeschwindigkeiten, als die Naßspinnarbeitsweise und es können überdies Lösungen höherer Konzentration als bei der Naßspinnarbeitsweise verwendet werden. Jedoch müssen auf die frischgesponnene Fäden größere Wärmemengen angewandt werden, um

909812/0969

H690A1

das Lösungsmittel zu entfernen, und dies hat nicht nur beachtliche Kosten zur Folge, sondern die erforderliche Hitzemenge wirkt sich auch nachteilig auf die Eigenschaften der Fasern aus·

Beim Naßspinnen wird eine Polymerisatlösung durch eine Spinndüse direkt in ein Koagulierbad gespritzt oder extrudierte Bei dieser Arbeitsweise können allgemein Fäden mit niedrigen Deniers erzeugt werden, jedoch ist die Spinngeschwindigkeit weit geringer als bei den beiden vorstehend beschriebenen Arbeitsweisen« Zusätzlich müssen die Zusammensetzung und die Temperatur des Koagulierbades sorgfältig eingestellt v/erden, um die frischgesponnenen Fäden zu verfestigen und die geeignete Menge an Lösungsmittel daraus zu entfernen.

Allgemein ist die Erfindung auf ein Verfahren zum Spinnen eines Xthylenpolymerisates gerichtet, wobei eine Lösung dee Polymerisats durch eine Spinndüse ausgespritzt oder extrudiert wird, die in einem geringen Abstand oberhalb eines flüssigen Fällbades (oder Lösohbades) angebracht ist β Es wird, während der kurze Abstand zwischen der Spinn·· düse und der Fällflüssigkeit zurückgelegt wird, nur eine geringe Menge des Lösungsmittels, das in der Polymerisatlösung enthalten ist, verdampft und der Rest des Lösungsmittels wird nahezu vollständig durch Berührung mit dem

909812/0969

K69041

Fällbad entfernt. Die im wesentlichen lösungsmittelfreien Fäden werden über eine erste Streokeinrichtung geleitet, um den Fäden zwischen der Spritzdüse und der Streckeinrichtung eine Spannung zu erteilen» Die verstreokten Fäden werden dann durch einen zweiten Flüssigkeitskörper und über einen zweiten Satz einer Streokeinrichtung geleitet, um den Fäden eine weitere Spannung und eine weitere Verstreokung zu erteilen» Die so verstreckten und orientierten Fäden werden dann auf eine Bobbinenspule gewiokelt oder auf andere Weise zur weiteren Bearbeitung gesammelte

Das Verfahren gemäß der Erfindung bietet zahlreiche Vorteile gegenüber den erwähnten früheren Arbeitsweisen, Im Vergleich zum Schmelzspinnen kann das Verfahren gemäß der Erfindung zum Spinnen eines Äthylenpolymerisats viel höheren Molekulargewichts verwendet werden_e Allgemein haben die Xthylenpolymerisate, die für Spinnarbeitsweisen gemäß der Erfindung geeignet sind, einen Sohmelzindex im Bereich von 0,4 bis 20,0 und ein Molekulargewicht im Bereich von etwa 20 000 bis 200 000. (Schmelzindex ist ein Standard-Messwert, der in ASTM Teil 6 (1955) Seiten 292-295 unter der Huemer D-1238-52-T festgelegt ist).

Im Gegensatz zum Trockenspinnen erfordert das Verfahren gemäß der Erfindung keine kostspielige Anlage und keine großen Wärmemengen, um das lösungsmittel aua den frisch geeponnenen Fäden zu verdampfen. Tatsächlich wird das Spinnen gewöhnlich bei Raumtemperatur ausgeführt,

909812/0969

U69CK1

Im Vergleich zum Naßspinnen bietet das Verfahren gemäß der Erfindung höhere Spinngeschwindigkeiten und vermeidet die Notwendigkeit einer kritischen Steuerung der Temperatur und Zusammensetzung eines Koagulierbadeso

Es ist ein Zweok der Erfindung ein Verfahren zum Spinnen von Äthylenpolymerisaten zu Fäden, Pasern, Stangen od. dgl· zu schaffen.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es ein Verfahren zum Spinnen von Äthylenpolymerisaten zu Fäden hoher Festigkeit und mit geringen Deniers zu schaffen₀

Ein anderer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Spinnverfahrene zur Umwandlung von Äthylenpolymerisaten zu Fäden, Fasern odedgl., das relativ geringe Kosten verursacht und einfach ist.

Weiterhin ist es ein Zweck der Erfindung ein Verfahren zu schaffen, welches Fäden ausgezeichneter Textileigenschaften bei einer hohen Geschwindigkeit erzeugt<>

Andere Zwecke und Vorteile der Erfindung sind naohstehend aus der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung ersichtlich·

Die Pigur ist eine einfache schematische Ansioht, welche eine Anordnung einer Vorrichtung zeigt, die zweckmäßigerweise zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet wird.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird eine Lösung des Äthylenpolymerisats in einem organischen Lösungsmittel,

909812/0969

die als Spinnlösung bezeichnet wird, unter dem Druck eines inerten Gases, beispielsweise Stickstoff, von einem erhitz-

' . ten Vorratsbehälter (nicht gezeigt), in welchem die Polymerisatlösung aus einer Polymerisatlösungseinriohtung (ebenfalls nicht gezeigt) erhalten wird, durch die Führung 2 und dann durch ein Filter 4 geleitet, welches ungelöste Teilchen und Materialien aus der Lösung entfernt» Die Spinnlösung wird durch die Führung 5 und dann durch eine Spinndüsenan-

* Ordnung 6 und aus der Spinndüse 8 geleitet, die^ wie gezeigt, in geringem Abstand oberhalb einer Fällflüssigkeit 10, die in einem Fällbad 12 enthalten ist, angebracht ist. Es wird ein Erhitzer 11 verwendet, um die Düsenanordnung auf einer Temperatur zu halten, die ausreicht, um das Ausfällen des Polymerisats aus der Lösung zu verhindern. Die Spinnlösung bildet beim Durchgang durch eine oder mehrere öffnungen dör Spinndüse 8 einen Faden oder ein Fadenbündel 9_t welches um die Garnführung 14, die unterhalb der Oberfläche der Fällflüssigkeit angebracht ist und dann über eine zweite Fadenführung 20 zu einem Valzenpaar 22 und 23 oder einer anderen Fadenvorschubeinrichtung geleitet wird. Der Fällbehälter 12 ist mit einem Einlaßrohr 16 und einer Überlaufleitung 18 zum Einleiten und Abziehen der Flüssigkeit ausgestattet.

Die Walzen 22 und 23 werden zwangsläufig angetrieben und üben auf den Faden oder das Fadenbündel eine Dehnungskraft aus. Dieses erste Verstrecken der Fäden wird als Düsenver-

909812/0969

U69041

eug oder DUsenv»*streckung bezeichnet· Das Ausmaß der Spannung, die bei einer Streokarbeitsweise dieser Art angewandt wird, wird allgemein in einem DUeenstreokverhältnis angegeben, welohee ale die Fadenaufnahmegesohwindigkeit dividiert durch die Erfcrudiergesohwindigkeit definiert ist. So wird
gemäß der Erfindung daa DUsenetreckverhältnis durch Dividieren der Aufnahmegeschwindigkeit der Walzen 22 und 23 durch
die Extrudiergeschwindigkeit der Spinndüse 8 bestimmt· Dieser Wert kann größer als 1, kleiner als 1 oder 1 sein·

Nach dem Leiten über die Walzen 22 und 23 wird der Faden oder das Fadenbündel dann über die Fadenführung 26 und
die Fadenführung 28,die in einem Streckbad 24 angebracht ist, welches eine wäßrige Streckflüssigkeit 30 enthält, geleitet von wo aus der Faden um die Fadenführungen 32 und 34 über
einen zweiton Satz zwangsläufig angetriebener Walzen 36 und 38 und zuletzt zu einer Aufnahmewalze 40 geleitet wird. Die Walzen 36 und 38 haben eine größere Umfangsgeschwindigkeit
als die Walzen 22 und 23, um den Faden oder die Fäden, während sie durch das Bad 24 geleitet werden, zu verstrecken
oder ihnen eine Streckung zu erteilen· Die Flüssigkeit wird dem Streokbad kontinuierlich duroh das Einlaßrohr 42 zugeführt und duroh das Abflußrohr 44 abgezogen.

Wie vorstehend mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben wurde, wird dem Äthylenpolymerieatfaden oder den Fäden währenfi zweier Stufen des Verfahrene gemäß d»r Erfindung eine Spannung

909812/0969

erteilt. Es ist gefunden worden, daß die Festigkeit der erzeugten Fasern zu dem Ausmaß der angewandten Spannung und insbesondere zu der, welche im Streckbad oder der zweiten Stufe angewandt wird, in direkter Beziehung steht· Größere . Festigkeiten werden durch Begrenzung der ersten oder Düsen's treckung auf etwa 10 bis maximal 5O# und vorzugsweise maximal 30$ erhalten, während die zweite Streckung auf etwa 50 bis auf maximal 9556 und vorzugsweise auf maximal 90$ gehalten wird. Die maximale Streckung ist natürlich derjenige Grad von Streckung, der kurz vor dem Bruchpunkt des Fadens oder der Fäden liegt« Sie stellt keinen bestimmten Wert dar, sondern ändert sich mit solchen Faktoren, wie der Art des Äthylenpolymerisats, dem verwendeten Lösungsmittel, den Badtempera— türen, dem Lösungsmedium und anderen Veränderlichen«

Die Streokarbeitsweise dient zur Verringerung des Durchmessers des Fadens oder der Fäden, sowie zur Orientierung der Moleküle der Faser, um erhöhte Festigkeit zu ergebene

Durch Verringerung der Düsenstreckung unter etwa 50# und vorzugsweise auf einen Maximalwert von etwa 30# kann eine größere Streckung der Fäden in dem Streckbad mit daraus folgenden höheren Festigkeiten erzielt werden» Wenn eine Düsenstreckung von maximal 3O?6 und eine zweite Streckung von maximal 9O56 ausgeführt wird, werden Polyäthylenfäden mit Festigkeiten von 8 g je Denier gesponnen.

In der Beschreibung und in den Anspruch«! bedeutet der

909812/0969

H69041

Ausdruck "Äthylenpolymerisate¹¹ nicht nur Polyäthylen selbst, sondern auch Mischpolymerisate und Terpolymerisate von Äthylen und Mischungen von Polyäthylen und Mischpolymerisaten von Äthylen mit anderen polymerisierbaren monoolefinischen Materialien, in welchen das Polyäthylen in einer überwiegenden Menge, wie etwa 809ε oder mehr, vorliegt. Beispiele geeigneter mono-olefinischer Materialien, welche mit Äthylen Mischpolymerisate oder Terpolymerisate bilden können, sind solche Mono-olefine, wie Propylen und Butylen, halogeniertes Äthylen, wie Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Tetrafluoräthylen und Vinylidenfluorid, Vinyläther, Ketone und Ister, wie Methylvinyläther, Methyl- und Äthy!vinylketone. Vinylchloracetat, Vinylpropionat und Vinylacetat, Styrol, N-Vinylphthalimid, Acryl- und Methacrylsäuren, deren Ister, Nitrile, Amide und Imide und andere Verbindungen, welche die C=O-Gruppen enthalten, wie die Ester der Malein- und Fumarsäure und die Ester der Itaconsäure. Selbstverständlich können diese Polymerisate mit anderen Zusatzstoffen, wie Pigmenten, Weichmachern, Füllstoffen, Antioxydationsmitteln od.dgl.gemiecht werden.

Zur Herstellung der Spinnlösung gemäß der Erfindung wird das Äthylenpolymerisat vorzugsweise in das erhitzte Lösungsmittel gerührt und etwa 1 Stunde oder bis das Polymerisat in Lösung geht, gemischt. Die Spinnlösung läßt man dann stehen während sie etwa 1 Stunde oder länger

909812/0969

zur Entlüftung auf einer ausreichend erhöhten Temperatur gehalten wird, um das Polymerisat in lösung zu halten,, Verschiedene organische Lösungsmittel können zur Herstellung der Spinnlösung verwendet werden, beispielsweise Xylol, Toluol, Tetralin, Diphenyl und Gyclohexan_e Die Wahl der lösungsmittel ändert sich natürlich mit dem besonderen verwendeten Äthylenpolymerisat. Allgemein sind die am meisten erwünschten Lösungsmittel solche, welche die größte Lösungswirkung bei den Spinntemperaturen haben, wobei diese Temperaturen einige Grade unterhalb des Siedepunktes des Lösungsmittels gehalten werden» Wenn der Siedepunkt des Lösungsmittels zu nahe an der Temperatur liegt, die zur Lösung des Äthylenpolymerisats notwendig ist, so erwächst eine Schwierigkeit durch das Wegsieden des Lösungsmittels, wenn die Spinnlösung unter atmosphärischem Druck gesponnen wird» Allgemein sind Lösungsmittel mit einem Siedepunkt über 109 0 und vorzugsweise über 120⁰C, welche eine mäßig viskose Spinnlösung mit einem Feststoffgehalt von etwa 20$ ergeben, am meisten erwünscht, Bs muß Sorge dafür getragen werden, daß die Lösungstemperaturen nicht auf den Punkt absinken, bei welchem die Ausfällung des Äthylenpolymerisates stattfindet. Aus diesem Grunde wird die Spinndüsenanordnung während der Spinnarbeitsweise zweckmäßigerweise erhitzt, beispielsweise durch Infrarotröhren, Widerstandserhitzer od.dgl. Da eich die Viskosität einer Äthylenpolymerisatlösung eines

909812/0969

gegebenen Peststoffgehaltes mit der Temperatur ändert, kön-

nen mit Vorteil die ziemlich hohen Spinntemperaturen, welche in dem Verfahren gemäß der Erfindung zugelassen sind verwendet werden, wodurch nur relativ geringe Extrudierdrücke für einen gegebenen Prozentsatz des Polymerisates erforderlich sind·

Eine andere Veränderliche, die von Bedeutung ist, um Pasern mit guter Festigkeit zu erhalten, ist das Ausmaß der Höhe der Spinndüse über dem Lösch- oder Fällbad. Allgemein ist gefunden worden, daß die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn die Höhe der Spinndüse über dem Bad auf etwa 0,31 cm (1/8 inch) bis etwa 5,08 cm (2 inch) gehalten wird. Diese Werte können in Abhängigkeit von der besonderen Art des zu verspinnenden Polyäthylenpolymerisats, der Außentemperatur, welche die frisch extrudierten Fäden umgibt und der Menge an Düsenstreckung, welche diesen Fäden erteilt wird etwas verändert werden* Die untere Grenze von 0,31 cm (1/8 inch) wird vor allem aus praktischen Gründen gewählt, da, wenn die Spinndüse zu nahe an der Oberfläche der Flüssigkeit gehalten wird, die Flüssigkeit durch Kapillarwirkung in die Spinndüse kriechen und mit dem Auspressen der Spinnlösung interferieren kann.

In Bezug auf die maximale Höhe der Spinndüse ist gefunden worden, daß eine zu große Höhe zur Erzeugung brüchiger Fäden führt, die trüb und von weißer Farbe sind. Obwohl der

909812/0969

Grund dieser weißen Färbung und Trübung nicht ganz verständlich ist, scheint er sich auf ein Kristallisationsphänomen zu beziehen. Wenn das frisch extrudierte Polymerisat über eine zu große Entfernung durch die umgebende und nicht erhitzte Atmosphäre geleitet wird, findet eine beträchtliche Verdampfung des Lösungsmittels statt und das Polymerisat beginnt zu kristallisieren. Obwohl dieses Kristallisationsphänomen auch auf solche Paktoren, wie die Umgebungstemperatur und f das Ausmaß der Düsenstreckung bezogen werden kann, kann es am leichtesten durch Verringerung der Höhe der Spinndüse vermieden werden. Demgemäß ist die maximale Höhe über der Fällflüssigkeit die Entfernung, bei welcher die Pasern klar und leicht verstreckbar bleiben, d.h. nicht brüchig werden· Beim Betrieb kann, wenn festgestellt wird, daß der Faden trüb, weiß und brüchig wird, die Höhe leicht verringert werden.

Bei den bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Fällflüssigkeiten handelt es sich vorzugsweise um zwei Arten: (1) um Flüssigkeiten, die mit dem Lösungsmittel in der Xthylenpolymerisatspinnlösung löslich sind und (2) um Wasser« Unter den Flüssigkeiten der ersten Art, die in dem Bad verwendet werden können, sind: Benzol, Isopropylalkohol, Chloroform und Äther. Zusätzlich kann jedes Lösungsmittel, das vorstehend als geeignetes Lösungsmittel für die Spinnlösung genannt wurde, auch als Fällflüssigkeit verwen-

909812/0969

H690A1

det werden, beispielsweise Xylol, Aceton, Toluol, Diphenyl und Tetralin, Ob eine Flüssigkeit, die mit dem Lösungsmittel der Spinnlösung mischbar ist oder Wasser als Fällflüssigkeit verwendet wird, hängt nicht nur von dem zu verspinnenden Äthylenpolymerisat, sondern auch von den erwünschten Fadeneigenschaften ab. Allgemein wird Wasser aus verschiedenen Gründen als Fällflüssigkeit bevorzugt. Erstens ist es natürlich die wirtschaftlichste Fällflüssigkeit, die verwendet werden kann. Überdies ist gefunden worden, daß die bevorzugten Spinnlösungs-Lösungsmittel in zweckmäßiger Weise von den gesponnenen Fasern entfernt und durch einfaches Sammeln, beispielsweise Dekantieren auf der Oberfläche des Wassers gesammelt werden. In der veranschaulichten Vorrichtung wird das Spinnlösungs-Lösungsmittel, welches auf der Oberfläche des Wassers gesammelt wird, kontinuierlich durch die Überflußleitung 18 entfernt. Schließlich ist gefunden worden, daß die Verwendung eines Wasserbades eine größere Dehnung im folgenden Streckbad als im Falle mit anderen Flüssigkeiten zuläßt.

Die Temperatur des Fällbades kann zwischen O⁰C und 70 oder 80 C schwanken, jedoch beträgt die bevorzugte Temperatur vom Standpunkt einer leichten Arbeitsweise und der Bildung verbesserter Fasereigenschaften aus 0 bis 40 ö· Obwohl die genaue Erklärung dessen, waa in den frisch extrudierten Fasern stattfindet, wenn sie durch das Fällbad gele!*»

909812/0969

U690A1

tet werden, noch, nicht völlig sicher 'ist, wird vermutet, daß es sich, bei dem ersten Phänomen 'um ein "Ausquetschen" ^: des Spinnlösungsmittels handelt. Dies wird primär durch die verringerte Löslichkeit des Polymerisats bei den Temperaturen des Fällbades, die beachtlich tiefer als die Spinntemperaturen liegen, verursacht. Es ist anzunehmen, daß der kurze Torschub durch die Luft vor dem Eintritt in das Fällbad die Verdampfung des Lösungsmittels an der Luft vermindert und somit die Neigung des Polymerisats zur Kristallisation verringert, wodurch die anschließende Streckung und Orientierung der Moleküle im Faden zugelassen wird.Beim Weglassen des Fällbades und der Verwendung von Luft als Fäll medium ist gefunden worden, daß der Faden oder die Fäden einer nur etwa 1/2 so großen Streckung unterworfen werden können und die erhaltenen Festigkeiten weniger als 40$ der Festigkeiten betragen, die mit einem Wasser-Fällbad erzeugt werden.

Das in dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendete Streckbad besteht vorzugsweise aus Wasser, das auf etwa 60° bis 100⁰G, vorzugsweise auf 80° bis 100⁰C erhitzt wird. Zusätzlich zur Schaffung des geeigneten Streckmediums dient das Heißwasserstreckbad auch dazu, im wesentlichen das gesamte verbleibende Lösungsmittel aus den Fasern, d„h*etwa 3#,

oc die nach dem Durchgang durch das Bad verblieben sind,zu entro fernen.

O Die Spinndüse, die gemäß der Erfindung verwendet wird. JjJ kann aolcher Art sein, daß sie gewöhnlich bei Trocken- oder Sohmelzspinnarbeitsweisen verwendet werden. Eine bedeutende

H69041

Veränderliche bei jedem Spinnverfahren ist der Öffnungsdurchmesser der Spinndüse«, Aus praktischen Gründen ist es immer erwünscht, Mundstücke mit den größten Durchmessern,die mit einem guten Verspinnen übereinstimmen zu verwenden. Bei Zunahme der Mundstückgröße wird das Filtrieren der Spinnlösung weniger wichtig, da die Zahl der Spinndüsenauswetihselungen aufgrund des Verstopfens von Öffnungen vermindert ist» Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung können Mundstücke mit relativ großen Durchmessern verwendet werden. Dies bedeutet eine Verringerung der Arbeitskosten_e Unter anderen Vorteilen, die sich durch die Verwendung großer Mundstücköffnungen ergeben, sind die möglichen höheren Spinngeschwindigkeiten und die erzielbare erhöhte Orientierung der Fasermoleküle aufgrund der größeren Dehnung der Fäden. Allgemein werden Spinndüsen mit Düsenöffnungen mit einem Durchmesser von 0,005 bis 0,05 cm (2 bis 20 mil) mit Erfolg verwendet. Die Abstände zwischen den Öffnungen in der Spinndüse können ohne Beeinflussung der Spinn-Arbeitsweise beträchtlich schwanken. Zu geringe Abstände führen natürlich zu einem Zusammenlaufen der Fäden am Boden der Düse. Allgemein werden öffnungsabstände von mindestens etwa 0,05 cm (0,020 inch) als zufriedenstellend gefunden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher veranschaulicht. Wenn nichts anderes angegeben ist, beziehen sich alle Teil- und Prozentangaben auf das Gewicht.

909812/0969

Beispiel 1

Eine Spinnlösung wurde durch Erhitzen einer Lösung von "Marlex 5O^W Polyäthylen (0,9 Schmelzindex) in Xylol (25# Peststoffgehalt) bei 12O⁰C während einstündigem Rühren hergestellt. Man hielt die Lösung über Nacht auf 140°C, um eine vollständige Entlüftung zu erzielen. Die Lösung wurde l. in einen Behälter übergeführt, auf 140⁰G gehalten und unter Stickstoffdruck durch eine Spinndüse getrieben, welche 10 Öffnungen von 0,012 cm (0,005 inch) Durchmesser enthielt. Die Spinndüse wurde während des Spinnens auf HO⁰C gehalten.

Die extrudierten Fäden wurden von der Spinndüse bei einer Geschwindigkeit von 2,1 m (7 ft) ;}e Minute abgezogen und 0,63 cm (1/4 inch) durch die 25° C Atmosphäre des Baumes geleitet, bevor sie in ein Wässer-Fällbad eingeführt wurden, das auf 25°C gehalten wurde. Die Fäden wurden etwa 30,48 cm (12 inch) durch das Bad geleitet, bevor sie über den ersten Satz der Zugwalzen geführt und dann über eine Entfernung von 60,9 cm (24 inch) durch ein Heißwasserstreckbad geleitet wurden, das auf 100⁰C gehalten wurde, bevor sie von dem zweiten Satz der Verstreckwalzen aufgenommen wurden. Nach dem Strecken wurden die Fäden auf einer konischen Aufwickelvorrichtung gesammelt und ihre physikalischen Eigenschaften geprüft. Die Arbeitsbedingungen waren wie folgt:

909812/0969

Erste Walze PPM 28,0

Endwalze PEM 207

Düsenstreekverhältnis 4

Zweites Streckverhältnis 7,4

Prozent der maximalen

Duaenstreckung 30

Prozent der maximalen

zweiten Streckung 90

Festigkeit g/den 8,0

Dehnung/^) 14

Denier je Paden 1,04

Im vorstehenden Beispiel, wie in den nachfolgenden, wurde die maximale Düsenstreckung durch Erhöhen der Polymerisataufnahmegeschwindigkeit in Bezug zur Extrudiergeschwin— digkeit,bis ein Fadenbruch beobachtet werden konnte, bestimmt. So war unter Bezugnahme auf die Zeichnung, das Rotationsverhältnis der Walzen 22 und 23,im Vergleich zur Extrudiergeschwindigkeit der Spinndüse 8 erhöht.bis ein Fadenbruch auftrat. Im vorstehenden Beispiel betrug das Düsenstreckverhältnis an diesem Punkt 13.

Die maximale Streckung im Streckbad wurde in nahezu der gleichen Weise, wie die der maximalen Düsenstreckung bestimmt. So war, unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die Rotationsgeschwindigkeit der Aufnahmewalzen 38 und 36 des Streckbades 24 relativ zu den Streckbadzuführwalzen 22 und 23 erhöht, bis ein Fadenbruch auftrat. Das Streckverhältnis betrug

909812/0969

U69041

im Falle des vorstehenden Beispieles an diesem Punkt 8,2»

Beispiel 2

Eine Spinnlösung wurde gemäß der in Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt» Anstelle der Verwendung eines Wasser-Fällbades wurden die Fäden 30,48 cm (12 inch) durch Luft bei Raumtemperatur (25°C) geleitet, bevor sie auf Zugwalzen zur ersten Streckung aufgenommen wurden« Es wurde das ' gleiche Wasserstreckbad bei 100⁰G verwendet« Die Arbeitsweise wurde unter den folgenden Spinnbedingungen ausgeführt: Ausspritzgeschwindigkeit FPM 7

Erste Walze FPM 36

Endwalze FPM

Düsenstreckungsverhältnis 5,1

Zweites Streckverhältnis Prozent der maximalen Düsenstreckung 30 Prozent der maximalen zweiten Streckung 90 Festigkeit (g/den) 4,1

Dehnung ($) 75

Denier je Faden 1,43

Durch Vergleich der Beispiele 1 und 2 ist ersichtlich, daß die Faserfestigkeit nahezu verdoppelt wird, wenn ein Wasserbad anstelle von luft als Fällmedium verwendet wird,

Beispiele 3 bis 6 Unter Verwendung der gleichen Materialien und Arbeits-

909812/0969

H69041

weisen zur Herstellung der Spinnlösung wurden die folgenden Beispiele unter den angegebenen Bedingungen ausgeführt· In allen Fällen wurde das Fällbad auf Raumtemperatur (25°0) gehalten und ein Wasser-Streckbad bei 100 C verwendet·

Fällbad

3 Wasser

4
Wasser

5
Aceton

6 Xylol

Düsenart 10/0,006 cm 10/0,006 cm 10/0,012 cm 10/0,012cm (Zahl d.öffnun- (.0025") (.0025") (.0050«) (.0050") gen)

(Größe d,Öffnungen)

Düsenhöhe	0,63 cm (1/4«)	0,63 cm (1/4«)	1,2 cm (1/2«)	1,2 cm (1/2")
Ausspritzgeschwin- digkeit FPM	19	19	34	34
Düs enstreckver- hältnis	0,35	0,35	1,3	1.3
Zweites Streck verhältnis	5,8	10,2	5,7	5,7
Erste Walzenge schwindigkeit FPM	7,7	7,7	42,8	42,8
Endwalzengeschwin digkeit FPM	44,7	79,0	245	245
Prozent d.maxima len Düsenstreckung	30	30	10,5	10,5
Prozent d.maximal en zweiten Streckung	50	90	71	65
Festigkeit g/den	3,6	6,6	2,8	3,5
Dehnung (#)	66	14	67	23
Denier je Faden	4,01	3,03	2,48	2,93

9 0 9 812/0 969

U690A1

Beispiele 7 bis 8

Es wurde eine Spinnlösung durch Zugabe von "Marlex 50" Polyäthylen (0,9 Schmelzindex) zu vorher auf 90 C erhitztem Xylol gegeben bis ein 30$iger Peststoffgehalt erreicht war. Die Temperatur wurde auf 135°C erhöht und das Rühren wurde 2 Stunden lang unter Rückflußbedingungen fortgesetzte Die Temperatur wurde auf 130 C verringert und die Spinnlösung vor dem Spinnen 4 Stunden lang unter einem Luftdruck von 1,05 bis 1,41 kg/cm² (15 bis 20 psi) gehaltene Es wurden zwei Ansätze unter den folgenden Bedingungen ausgeführt:

Düsentemperatur (⁰C) 125 125

Düsenart

(Zahl d.Öffnungen)

(Größe d„Öffnungen) Fällbad
Düsenhöhe (inch)

Ausspritzgeschwindigkeit FPM Düsenstreckverhältnis Zweites Streckverhältnis

Erste Walzengeschwindigkeit FPM 25,0 25,0

Endwalzengeschwindigkeit FPM

Festigkeit (g/den) Dehnung ($)
Denier je Faden

909812/0969

30/0,007 cm (ο0030")	30/0,007 cm (oQ030")
Wasser	Wasser
2,5 cm (D	2,5 cm (D
17	53
1,4	0,47
8,0	8,0

200	200
6,7	3,8
20	50
1,1	4,8

H69041

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß gemäß der
Erfindung ein Verfahren zum Spinnen von Äthylenpolymerisat geschaffen wird, das schnell verläuft, ein Minimum an kritischen Kontrollen erfordert und Fäden, Stangen und andere Gebilde von ausgezeichneter Festigkeit liefert·

9098 12/09615 ^M>

Claims

Patentansprüche

ί 1.)) Verf uliren nur Herstellung von Äthylenpolynerieatfäden, dadurch £ol:onnzclohnet, daß nan oine erhitzte Lösung des Polymerisats durch geformte (5ffnungen einer Spimidüse und dann in die Atmosphäre ausspritzt,die gespritete PoIymerieatlüöun^ oine strecke, die ausreicht, um eine geringe ;OoBU>.£;^nittelvordampfun^ zu erzielen und den nicht kristallin on Zustand des Polymerisate zu bewahren, durch die Atnoßphüre führt, dio gespritzte Folyraerieatlösung dann in oin Fiillbad einbringt, um rlie Polymerisatfäden zu bilden, »lie PICon, sobuld sie im Fällbad gebildet aind, verstreokt und danach die Ptiden aus dem Fällbad zu einem erhitzten Wiü3ri/?en Bad weiterleitet und in dent erhitzten wäßrigen Lad in einen größeren Ausmaß als vorher verstreokt«

.'.) Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dai non vlio Ptiden in dom Fiillttftgebad auf etwa 10 bis maximal 50;' und in dem erhitzton wtißrigen Bad auf etwa 50 bis maximal 9CK,i verstreokt·

3·) Verfahren naoh Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß das Fällbad V/aas er enthält·

4·) Verfahren naoh Anopruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fällbad aus einem Lösungsmittel besteht, welches mit dem in Oor Polymeriaatlösung enthaltenen Lösungsmittel mischbar iat,

' BAD ORIGIMAL

909812/0969

H69041

5.) Verfahren nach einen dor Aneprüohe 1-4·, dadurch Gekennzeichnet, daß das j^thylenpolynorisat einen oclicioliaindex von otv;a ü,4 bio 20,0 unu ein i'-olekuIcMv^wiciit von otv/a 2C Ci-:jO bis 200 UlKl hat·

6·) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, öaQ man geepritste Lösung dea Xthylenpolynerieat*» vor dem Eintritt in öae Füllbud über eine üntfcrnung

etwa
voiro bia 50 ηπ(1/Θ bie 2 Zoll) üurch die Atmosphäre führt·

7·) Verfahren nach einen der Annprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Fällbad auf einer !Temperatur von etwa 0° bis 40⁰C und dae wäßrige Bad auf einer Temperatur von etwa 80° bie IQO⁰O hält.

BAD ORiGlNAL

909812/0969