DE1660628A1

DE1660628A1 - Verfahren zum Herstellen von Fasern auf nassem Wege

Info

Publication number: DE1660628A1
Application number: DE1968S0113724
Authority: DE
Inventors: Jacques Fritz; Pierre Labedan
Original assignee: Progil SARL
Current assignee: Progil SARL
Priority date: 1967-01-17
Filing date: 1968-01-15
Publication date: 1971-06-03
Also published as: DE1660628B2; GB1184772A; FR1516178A; NL6800126A; DE1660628C3

Description

BK. IKO. Ψ. WUSSTHO WT β KOXOKXK tO

DIPL. IKO. O. PUXS MWWBIMMTHAaM S

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Beschreibung zu der Patentanmeldung

SOCIETE PROGIL
77, Rue de Miromesnil, Paris(8^e) Prankreich

betreffend
Verfahren zum Herstellen von Pasern auf nassem Wege.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von speziellen Pasern auf nassem Wege, die sich besonders für die Verwendung in Vließwaren eignen. Diese speziellen Fasern können auch "Fibrillen" oder "Bindefasern" genannt werden. Sie sind ausserordentlich griffig, von verschiedener Länge und dienen dazu, das in Vließwaren vorhandene Fasermaterial miteinander zu verbinden.

Die Erfindung betrifft vreiterhin eine Anlage zur kontinuierlichen Faserherstellung ausgehend von faserbildenden Polymerisaten sowie insbesondere eine neue Vorrichtung, die mit großem Durchsatz und unter sehr wirtschaftlichen Bedingungen Fasern liefert, die alle für die Weiterverarbeitung zu Vließwaren erforderlichen Eigenschaften-, innbenondere ein erhöhtes Bindevermögen aufweisen.

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In seiner allgemeinsten Form besteht das erfindungsgemässe Verfahren darin, daß man eine aus zahlreichen kalibrierten Kapillardüsen austretende wässrige Dispersion oder Emulsion eines faserbildenden Polymerisates schnell mit strömendem, einen Elektrolyten oder Koaguliermittel enthaltenden Wasser in Berührung bringt, das unmittelbar an den oder leicht unterhalb der Kapillaröffnungen für das Polymerisat mit vorbestimmter Geschwindigkeit vorbeifliesst.

Daa erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht eine gesteuerte Grenzflächenfällung der flüssig«! Polymerisatfäden unmittelbar an der Oberfläche des Fällba&es und unterscheidet sich hierdurch von den bekannten Verfahren zur Herstellung von Fasern auf nassem Wege, bei welchen das faserbildende Polymerisat mitten in die wässrige Lösung des Fällmittels hineingelettet wird.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren erfolgt die Faserbildung augenblicklich, sobald der aus den Kapillaröffnungen fadenförmig austretende Latex eines entsprechend ausgewählten faserbildenden Polymerisates mit der in Bewegung befindlichen, ein geeignetes Fällmittel für das Polymerisat enthaltenden Flüssig-' keitsfläche in Berührung kommt. Die Entfernung der Grenzflächenschichten voneinander kann definiert

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werden als der mittlere Abstand zwischen der Oberfläche des strömenden Fällbades und den Austrittsöffnungen der mit Polymerisat beladfien Kapillaren. Diese Entfernung, die einen kritischen Paktor darstellt, kann zwischen O und 1 mm schwanken und liegt vorzugsweise zwischen 0 und 0,5 rom.

Die unteren Enden der zahlreichen kalibrierten Kapillaröffnungen, die mit der wässrigen Dispersion oder Emulsion des Polymerisates beschickt werden, müssen sorgfältig in einer Ebene angeordnet sein, Torzugsweise in einer parallel zur Oberfläche des Fällbades verlaufenden Geraden.

Das strömende Fällbad für die Fasern 1st ein turbulentes Systen, entsprechend einer Reynold·'ichea Zahl, die im allgemeinen zwischen 5 000 und 25 000 liegt»

Die Erfindung wird anhand der eingehenden Beschreibung der in Fig. 1 und 2 der beigefügten Zeichnung dargestellten Vorrichtung und des Arbeitsschemae näher erläutert.

Die Zubringer- und Verteilerselle des Polymerisates · die ein neuartiges Bauelement in der erfindungegeaäseen Vorrichtung darstellt - wird in Fig. 1 sohematisch wiedergegeben. Sie besteht aus einem umschlossenen Baum

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beliebiger Form und umfasst eine oder mehrere EIntrittsöffnungen für das in Fasern umzubildende fließfähige Medium sowie eine Reihe von Austrittsöffnungen, gebildet durch zahlreiche Kapillaren, deren Enden in einer Ebene, vorzugsweise auf einer Geraden angeordnet sind.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungeform weist dieser Behälter die Form eines drehbaren, druckfesten Zylinders auf, der an seinen beiden Enden durch zwei entfernbare zylindrische Scheiben 1 und 2 verschlossen wird. Der Zylinder ist mit einer oder mehrere Zufuhrleitungen 3 für das Ausgangsmaterial versehen, die entweder - wie im Bilde gezeigt - seitlich, oder auf der Oberseite des IyI iod er β angeordnet sind. Auf der Unterseite sind die kalibrierten, hub Kajpillarrehren k bestehenden Austritteöffnungen Ui reoiypnf Winkel «for Umdrehungsachee dee Zylinders angeordnet. Diese Kapillaren, deren Länge z.B. zwischen 5 und 30 mm und deren innerer Durchmesser zwischen 0,1 und 2 mn schwanken kann - je nach der Art des gewählten Polymerisates - stehen parallel zueinander in einen Abstand, der la allgemeinen zwischen 1 und 10 mm schwankt.

Der Behälter kann aus einem beliebig geeigneten Material gefertigt sein, z.B. aus Metall, verschiedenen

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ORlGlMAL INSPECTED

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Legierungen wie rostfreiem Stahl fincrr) oder auch aus einem geeignetem Kunststoff, wie Polyamid, Polyvinylchlorid, Polyolefin und Polymethacrylsäureester. Die Kapillarrohre bestehen vorzugsweise aus einem bekannten Metall oder einer Legierung, z.B. aus rostfreiem Stahl, Sie sind entweder mit dem Behälter fest verbunden, z.B. auf den unteren Teil eines MetallsylInder« aufgesehweisst oder aufgelötet, oder sie sind abnehmbar, d-.h. in einer geeigneten Tiefe in die Wand eines KunststoffZylinders versenkt. Gemäß einer Variante können die Kapillarrohre in einem Streifen oder einer Platte aus Kunststoff fixiert sein, die dicht mit einem Metallzylinder verbunden wird, der entlang einer seiner Mantellinien geschlitzt ist. Die beiden letzteren Anordnungen ermöglichen einen sohneilen Ersatz oder eine schnelle Reinigung der während eines Arbeitsganges gegebenenfalls beschädigten oder verstopften Kaplllarrohr··

Selbstverständlich sind die Hauptdimensionen de» Zufuhrbehälters für das Ausgangematerial, z.B. insbesondere die Länge und der Durchmesser kein· krltieohen Parameter und können j· nach dem gewünschten Ausmaß des Ertrags an'Fasern variieren« Dasselbe gilt für die Anzahl der Behälter, die hintereinander oder parallel

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zu einer Batterie für die kontinuierliche Herstellung angeordnet werden können.

Die Fabrikationsanlage für die erfindungsgeraässe kontinuierliche Herstellung von Pasern ist in Fig. 2 sohematisch wiedergegeben. Sie umfasst im wesentlichen eine Zufuhrvorrichtung für dl· wässrige Dispersion oder Emulsion dee Polymerisate· - nachstehend "Latex" genannt - ein Zufuhrsystern für das Fällbad, eine Reihe von Zellen oder Behältern zum Verteilen und Ausfällen des Latex sowie eine Faserbefafcnfli nngasanlage.

Zufuhrvorrichtung für den Latex:

Der im Vorratsbehälter 5 enthalten· Latex wird mit Hilfe einer Pumpe 6 über die Leitung 7 in die Wan-

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ne 8 geführt, deren Überlauf Über die Rohrleitung 9 in den Vorratsbehälter 5 zurückführt. Die Wanne 8 speist mit konstanter Charge über die alt einem Zuteilventil 12 versehene Leitung 10 eine Anzahl N parallel angeordneter Zellen 11A₁ HB... HN, die jeweils mit zahlreichen kalibrierten Kapillarrohren (einige zehn bis zu mehreren hundert) versehen sind und der weiter oben beschriebenen Art entsprechen. Hit Hilfe der gewählten Vorrichtung können die Zellen la Verlauf eines Arbeitsganges unter konstanten Druck, der la allgemeinen im Bereich zwischen 0,05 bis 5 kg/cm² gewählt wird,

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rait Latex beschickt werden. Der Vorratsbehälter 5 und die Wanne 8 sind mit in Fig. 2 nicht gezeigten Temperaturregulatoren versehen, die ein Arbeiten im Bereich zwischen O und 100⁰C ermöglichen.

Zufuhrsystem für das Fällbad:

Das in dem mit einem Rührwerk l*f und einer Heizvorrichtung 15 versehenen Behälter 13 enthaltene Fällbad -wird mit Hilfe der Pumpe 16 durch die Leitung 17 in die Wanne 18 geleitet, deren Überlauf über die Leitung in den Vorratsbehälter 13 zurückführt. Die Wanne 18 speist über die mit einem Abgabeventil 21 versehene Leitung 20 eine flache Wanne 22, die ein rlnnenförmiger Behälter mit Überlauf ist, einen konstanten Flüssigkeitsspiegel aufweist und so gebaut lit, daß die flüssige Phase glelchmässig mit, in einen Intervall von 0,1 - 2 a/seo gewählter, konstanter linearer Geschwindigkeit fliesst·

Vorrichtung zum Verteilen und Ausfällen des Latex: Sie besteht aus dem Satz der bereits beschriebenen Zellen HA bis HH; die«· sind derart angeordnet, daß die Enden der KapillarÖffnungen, die sie enthalten, 0 - 1 ram, vorzugsweise 0,1 - 0,5 m von der Oberfläche des Fällbades in der Binnenwanne 22 entfernt sind. Der Latex gerinnt beim Austritt aus den kapillaren, sobald

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er mit der Flüssigkeit In Berührung kommt und die im gleichen Augenblick gebildeten Fasern werden von der Strömung mitgenommen und durch die Leitung 23 in die Behandlungsanlage geführt.

Faserbehandlungsanlage:

Das mit suspendierten Fasern beladene Fällbad wird auf ein Filter 24 geführt - das z.B. ein Drehfilter des Typs VEBNAY sein kann - auf dem die Fasern auch mit Wasser gewaschen werden. Das Filtrat durchläuft eine Wanne 25, in der die restlichen, noch in Suspension befindlichen Fasern zurückgehalten werden, und wird dann durch die Leitung 86 in den Vorratsbehälter 13 zurückgeführt, während das Wasohwasser durch die Leitung 27 abgeführt und verworfen wird. Die wässrige Fasersuspension, die im allgemeinen 5 bis 50 0ew.-£ Trockensubstanz enthält, wird bei 28 abgezogen. Hierauf kann »an entweder die flüssige Phase langsam abtropfen lassen, im Fasen Bit 30 % Trockenmasse zu erhalten, die man in geeigneten Packungen, z.B. Säcken aus Polyäthylen auf Lager geben kann, oder aber die Suspension wird unmittelbar, allein oder im Gemisch mit anderen Fasern zur Herstellung von Vließwaren verwendet.

Für das erfindungsgemässe Verfahren eignen sich die verschiedensten faserbildenden Polymerisat· in Form von wässrigen Dispersionen, Suspensionen oder Emulsionen.

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Als Beispiel ohne einschränkende Wirkung seien genannt die Vinylpolymerisate wie Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat oder Polyvinylalkohole; Polyacrylate oder Polymethacrylate; Polystyrole und Polyolefine u.a. mehr. Die Vorrichtung eignet sich besonders gut zur Herstellung von 3 - 10 mm langen und 0,1 - 0,3 mm dicken Fasern ausgehend von wässrigen Polymerisatemulsionen, z.B. Latices von Polyacrylaten, Polystyrolen und/oder Polydiolefinen. Die Konzentration des Latex an Trockensubstanz, seine Viskosität, sein Gehalt an Emulgator sind selbstverständlich variable Parameter, die vom Fachmann Je nach Menge und Art der herzustellenden Fasern festgelegt werden können, ebenso wie die Art und charakteristischen Merkmale der Kapillaröffnungen der Zellen.

Die Flüssigkeit, die gleichzeitig als ableitendes Medium und Ausfällbad für die Fasern dient, enthält ein dem gewählten Polymerisatletex entsprechendes Koaguliermittel in geeigneter Meng·· So können z.B_o stark· Elektrolyten wie die Sulfate oder Chloride von Natrium, Kalium oder Ammonium oder auch starke Säuren wi· Schwefelsäure u.a. mehr Verwendung finden.

Die Durchführung des erfindungsgemäseen Verfahrens wird in dem folgenden Beispiel erläutert.

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Beispiel

In einer Anlage gemäß Fig. 2 wurden kontinuierlich , 2 Tonnen Fasern hergestellt.

Das Ausgangsmaterial war eine wässrige Emulsion eines Polyacrylatlatex, der durch Copolymerisieren von 100 Teilen Äthylacrylat mit 9 Teilen Acrylamid in Gegenwart von 1 Gew.-Ji eines sulfonierten Kondensationsproduktes von Nonylphenol und Äthylenoxid erhalten worden war. Die Emulsion enthielt etwa 40 % Trockensubstanz, ihr pH-Wert lag zwischen k und 5. Die Viskosität betrug 69 + 3 cP.

Die Emulsion wurde zunächst filtriert, um die Teilchen mit Durchmesser \ 50/U. zu entfernen und dann unter einem Druck von etwa 0,1 kg/cm und bei Bauntemperatur (25 C) in einen Satz von 20 sylindrliehen Zeilen der zuvor beschriebenen Art mit einer Länge von 25 c* und einem Durohmesser von k ora eingespeist; jede Zelle enthielt 2 mm voneinander entfernt 100 Kapillarröhrchen aua rostfreiem Stahl vom inneren Durchmesser 0,2 mm.

Die einzelnen Kapillarreihen waren auf einer gleichen horizontalen Ebene angeordnet und berührten leicht die Oberflache einer fast gesättigten wässrigen Natriumsulfatlösung, die unter den Kapillarreihen mit einer Geschwindigkeit von etwa 17 cm/sec vorbei strömte."

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Nach dem Abfiltrieren auf einem Trommelfilter, Waschen mit Wasser und Abschleudern der Pasern - wobei das Ausgangsmaterial, die Filtrate usw. wie zuror erklärt, in Umlauf gebracht wurden - wurde eine Ausbeute τοη 11 kg/h Fasern^Trockengewlcht) mit einem mittleren Durchmesser von 0,5 mm und einer Länge von 5 - 8 mm erhalten.

Hit einem Teil dieser Ausbeute wurden in bekannter Weise Vließwaren hergestellt. So wurde z.B. eine wässrige Dispersion von 1 g/l (Trockengewicht) Zellwolle (3 Denier, Schnitt 5 nm) mit einer wässrigen Dispersion von 0,2 gA (Trockengewicht)

enthaltend erfindungsgemäß hergestellter Polyacrylatfasern und—«44 70 % Wasser vermischt und dl··· Masse auf den Walzen einer Papiermaschine verarbeitet. Die erhaltenen Muster einer VlIeBware vom Flächengewioht 35 g/a zeigten nach der Behandlung mit Lösungen von Aainoplaetharsen oder Phenoplastharzen «in· autg«s«Lohn«t· Bottndljkelt gegenüber kochende« ¥····τ und dian gebräuohllohen Lösungsmitteln.

Patentanspruch·

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Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Pasern auf nassem Wege, dadurch gekennzeichn et, daß man eine aus zahlreichen kalibrierten Kapillaröffnungen austretende wässrige Dispersion oder Emulsion eines faeerbildenden Polymerisates schnell mit einem unmittelbar an den oder leicht unterhalb der Kapillaröffnungen mit vorbestimmter Geschwindigkeit vorbeifliessenden Fällbad in Berührung bringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man «inen mittleren Abstand zwischen der Oberfläche de· strömenden Fällbad«« und ,den Kapillaröffnungen von O bis 1 ran, Vorzugsweis· von O bis 0,5 mn einhält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine lineare Geschwindigkeit von O₁I bis 2 m/sec der einer Reynolds¹sehen Zahl zwischen 5 000 und 25 000 entsprechenden turbulenten Strömung des Fällbades einhält.

4. Verfahren nach Anspruqh 1 bis 3t dadurch g e -k e η η ζ ei c h η e t , daß man eine¹ konstant en

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der wässrigen Dispersion oder Emulsion des Polymerisates von im allgemeinen 0,5 bis 5 kg/cm und eine Temperatur zwischen 0 und 100⁰C einhält.

5» Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis ^, gekennzeichnet durch mindestens einen, vorzugsweise zylindrischen Behälter mit einer oder mehreren Zufuhrleitungen, dessen Austritte "**fnungen von zahlreichen Kapillarröhrchen gebildet werden, die in einer Ebene senkrecht zur Hauptachse des Behälters fixiert sind und deren Öffnungen in einer Ebene parallel der genannten Achse angeordnet sind.

6. Vorrichtung naoh Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Kapillarröhrchen eine Länge von im allgemeinen 5 -50 ma und einen inneren Durchmesser von 0,1 bis 2 mm aufweisen und 1 - 10 ram voneinander entfernt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, daduroh gekennzeichnet , daß der Behälter aus Metall, Metallegierung oder Kunststoff besteht und die Kapillarröhrchen aus Metall, z.B. rostfreiem Stahl bestehen.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet _t daß die Kapillarröhrchen entweder mit dem Behälter für das faserbildende Polymerisat fest verbunden oder in diesen eingesetzt und herausnehmbar sind.

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