DE2237203A1

DE2237203A1 - Verfahren zur herstellung von diskontinuierlichen fibrillen

Info

Publication number: DE2237203A1
Application number: DE2237203A
Authority: DE
Inventors: Carlo Raganato; Georges Voituron
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 1971-08-06
Filing date: 1972-07-28
Publication date: 1973-02-15
Also published as: NL7210517A; PL82149B1; ATA676472A; AR197000A1; ZA725287B; RO85292A; JPS5439500B1; BE787033A; BR7205241D0; GB1355913A; AU451002B2; CA1007025A; ES404591A1; FR2148450B1; AT332963B; IT963505B; DD99616A5; US4189455A; FR2148450A1; CH553856A

Description

DR. INC. A. VAN DERWERTH DR. FRANZ LEDERER

21 HAMBURG 90 β MÜNCHEN 80

WlLtTOKFEK »TK. 39 ' TEt. <04l» 77 06 01 LUCILE-GKAHN-ITR.22 · TEL. (001 Il 47 29

München, 27. Juni 1972 S. 71/37

SOLVAY & CIE., Rue du Prince Albert 33, Brüssel, Belgien

Verfahren zur Herstellung von diskontinuierlichen Fibrillen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von diskontinuierlichen oder endlichen 3?ibrillen durch plötzliches Entspannen einer flüssigen Zweiphasenmischung aus geschmolzenem Polymerem und Lösungsmittel, welche sich auf erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck befinden.

Es ist bereits bekannt, kontinuierliche oder endlose, fibrillierte Strukturen oder Strähnen durch einander ähnliche Verfahrensweisen herzustellen.

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DEUTSCHE IANK AG., HARBURG 93/20 813 POSTSCHECK. HAMBURG 1173 20

TELEGRAMM Ei LEDERERPATENT MÖNCHEN

In der US-Patentschrift 2 372 695 wird die Herstellung einer flaumigen Masse beschrieben, welche aus sehr feinen, untereinander verbundenen Fäden gebildet wird, in__dem eine plötzliche Entspannung einer Cellulosederivatesung, welche sich auf erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck befindet, quer durch eine geeignete Öffnung bzw. Mündung hervorgerufen wird.

Gemäß der belgischen Patentschrift 568 524 erhält man kontinuierliche Strukturen, welche aus einer Vielzahl von Fasern oder fibrillenartigen Abschnitten zusammengesetzt sind, welche unter Bildung eines "einheitlichen, fibrillenartigen Plexus¹¹ in unregelmäßigen Abständen aneinander gebunden und voneinander getrennt sind, indem eine Lösung eines syntheti-

auf sehen Polymerisates, welche sich/einer gegenüber der normalen Siedetemperatur des Lösungsmittels erhöhten Temperatur und unter dem hierdurch erzeugten Druck oder einem erhöhten Druck befindet, quer durch eine öffnung bzw. Mündung angemessener Form in eine Zone von weniger erhöhtem Druck extrudiert wird.

Die gemäß diesen zuvor beschriebenen Arbeitsweisen erhaltenen, fibrillierten Strukturen liegen in Form von kontinuierlichen bzw. endlosen Strähnen vor. Wiv -larüber hinaus in der belgischen Patentschrift 568 524- beschrieben ist, werden diese Strukturen mit sehr hoher Geschwindigkeit, welche Werte bis 13700 m/min erreichen kann, hergestellt, wodurch ihr Abschneiden durch mechanische Einrichtungen unmöglich gemacht wird.

Der spätere Einsatz dieser kontinuierlichen, bei sehr hoher Geschwindigkeit hergestellten Strähnen bringt zahlreiche Probleme mit sich. Darüber hinaus ist es für eine große Anzahl von Anwendungen unerläßlich, die fibrillierten Produkte

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in zerkleinerter bzw. zerrissener Form, d. h. in Form von diskontinuierlichen oder endlichen Strukturen mit relativ kurzer Länge z. B. in der Größenordnung von einigen Millimetern, einzusetzen.

Daher ist man gezwungen - siehe französische Patentschrift 1 246 379 - die Länge der kontinuierlichen, fibrillierten Strähnen durch eine Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung zu reduzieren, wodurch die physikalischen Eigenschaften der fibrillierten Strukturen nachteilig "beeinträchtigt werden und ein- zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich wird, der ein noch größeres Anlagevermögen und einen wesentlichen Energieverbrauch mit sich bringt.

Aufgäbe der Erfindung ist es, ein Verfahren des zuvor beschriebenen Typs zu schaffen, welches gedoch zur direkten Herstellung von kurzen Fibrillen führt«, Hierdurch ist in zahlreichen Fällen ein wirtschaftlicherer und einfacherer Einsatz der erhaltenen Produkte und eine Verbesserung ihrer Qualität möglich.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von diskontinuierlichen oder endlichen Fibrillen durch plötzliches Entspannen einer flüssigen Zweiphasenmischung aus geschmolzenem Polymerem und Lösungsmittel, welche sich auf erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck befindet, unter sofortiger Verdampfung des Lösungsmittels und Ausbildung einer kontinuierlichen, fibrillierten Struktur zeichnet sich dadurch aus, daß die so gebildete kontinuierliche Fibrillenstruktur im Augenblick ihrer Ausbildung durch einen transversalen Fluidstrom zerrissen wird.

Unter dem Auüdrack "diskontinuierliche bzw. endliche Fibrillen" Bind längliche, fibrillenartige Strukturen zu verstehen, welche

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aus sehr feinen Fäden mit einer Dicke in der Größenordnung von Mikron gebildet werden, die untereinander unter Bildung eines dreidimensionalen Netzwerkes verbunden sind. Diese Fibrillen mit einem flockenartigen Aussehen besitzen eine im allgemeinen längliche Form. Ihre Länge variiert von ungefähr 1 mm bis 5 cm und ihr Durchmesser ungefähr von 0,01 bis 5 mm. Die spezifische Oberfläche dieser Produkte liegt oberhalb 1 m2/g. Diese Fibrillen sind insbesondere zur Herstellung von üblichen, ungewobenen Bahnen aus Textilien oder Vliesstoffen und von synthetischen Papieren geeignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter Einsatz eines beliebigen Polymeren, welches in Fadenform überführt werden kann, durchgeführt werden.

Unter den anwendbaren Polymeren sind z. B. die Polyolefine wie Polyäthylen, Polypropylen, Äthylen-Propylen-Copolymerisate,

die
Polyisobutylen; /Polyamide, die Polyester, die Polyurethane, die Polycarbonate, die vinylartigen Polymere wie Polyvinylchlorid, gegebenenfalls auch nachchloriertes Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, die Acrylpolymeren wie die Homopolymerisate und die Copolymerisate von Acrylnitril; wobei diese Aufzählung natürlich nicht vollständig ist.

Es wird jedoch vorgezogen, kristallisierbare Polymere einzusetzen, deren mittels Röntgenstrahlenbeugung gemessener Kristallin!tätsgrad wenigstens 10 % und vorzugsweise wenigstens 20 % beträgt, da das Verstrecken, denen die Polymerisate unter der Einwirkung der beim plötzlichen Entspannen freigesetzten Dämpfe ausgesetzt sind, ihnen eine orientierte Struktur und ganz besonders verbesserte mechanische Eigenschaften erteilt.

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Von diesen Polymeren ergeben die Polyolefine wie Polyäthylen mit hoher Dichte, isotaktisches Polypropylen und isotaktisches Poly-4-methylpenten-(i) die besten Ergebnisse.

Das Lösungsmittel wird bevorzugt in Abhängigkeit sowohl von dem eingesetzten Polymeren als auch von den im folgenden aufgeführten Kriterien ausgewählt. Das Lösungsmittel soll nicht mehr als 50 g/l und vorzugsweise weniger als 10 g/l an Polymerem unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen, d. h. 20 ⁰O und 1 at, auflösen. Darüber hinaus soll es bei Normaldruck eine Siedetemperatur von mehr als 20 ⁰C und vorzugsweise mehr als 40 ⁰C unterhalb der Schmelz- oder Erweichungstemperatur des eingesetzten Polymeren aufweisen. Darüber hinaus muß es die Ausbildung einer flüssigen Zweiphasenmischung bei Betriebsbedingungen unmittelbar vor dem plötzlichen Entspannen ermöglichen.

Zu den anwendbaren Lösungsmitteln gehören die aliphatischen Kohlenwasserstoffe wie Pentan, Hexan, Heptan, Octan und ihre Homologen und Isomeren, die alicyclischen Kohlenwasserstoffe wie Cyclohexan, die aromatischen Kohlenwasserstoffe wie Benzol und Toluol und die halogenierten Lösungsmittel wie die Chlorfluormethane, Methylenchlorid und Äthylchlorid, die Alkohole, die Ketone, die Ester und die Äther.

Im folgenden wird die Bedeutung des Ausdruckes "flüssige Zweiphasenmischung¹¹ näher erläutert.

Wenn man eine Mischung bzw. ein Gemisch von geeignetem Lösungsmittel und Polymerem bei geeigneter Konzentration

- einem

an Polymerem einer sehr stark erhöhten Temperatur und/sehr stark erhöhten Druck unterwirft, beobachtet man, daß die Mischung in form einer einzigen, flüssigen, homogenen Phase

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— ο —

vorliegt. Wenn anschließend unter Konstanthaltung aller anderen Bedingungen der Druck fortschreitend vermindert wird, beobachtet man, daß die Lösung des Polymerem von einem bestimmten, bei den einzelnen Fällen variierenden Druck sich durch das Auftreten eines Systems mit zwei flüssigen Phasen trübt, welche aus einer einheitlichen, flüssigen, an Polymerem armen Phaee gebildet wird, in welcher in Form von Tröpfchen eine zweite flüssige, an Polymerem reiche Phase dispergiert ist. Der Druckwert, bei welchem diese Erscheinung auftritt, kann experimentell bestimmt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es daher ratsam, den Druck des der plötzlichen Entspannung unterworfenen Gemisches so auszuwählen, daß es in Form einer flüssigen Zweiphasenmischungjvorliegt. Dasselbe gilt für die Konzentration des Polymeren und für die Temperatur.

In der Praxis kann man eine Lösung mit einer einzigen, flüssigen Phase bei einem höheren Druck als demjenigen herstellen, bei welchem die Ausbildung der flüssigen Zweiphasenmischung stattfindet, und dann eine ausreichende Vorentspannunjt, durchführen, um das Auftreten des Systems mit zwei flüssigen Phasen zu bewirken.

Die Temperatur der der plötzlichen Entspannung unterworfenen, flüssigen Zweiphasenmischung, soll derart sein, daß die durch das Lösungsmittel und das geschmolzene Polymere in Form-von latenter Wärme gespeicherte Wärmemenge ausreicht, um die vollständige Verdampfung des Lösungsmittels im Verlauf der plötzlichen Entspannung hervorzurufen. Diese Temperatur darf jedoch einen maximalen Wert nicht überschreiten, da sonst die durch die Verdampfung des Lösungsmittels verbrauchte Wärmemenge unzureichend ist, um die Verfestigung des Polymeren

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zu bewirken. Darüber hinaus muß sie es ermöglichen, bei einem Druck zu arbeiten, bei welchem die Ausbildung der flüssigen Zweiphasenmischung auftritt. Schließlich muß sie unterhalb der kritischen (Temperatur des Lösungsmittels liegen. Im allgemeinen liegt die Temperatur der Mischung zwischen 100 und 300 ⁰C und vorzugsweise zwischen 125 und 250 ⁰C. .

Die Polymerenkonzentration in der eingesetzten Mischung wird ebenfalls so ausgewählt, daß die Herstellung einer flüssigen Zweiphasenmischung möglich ist. Sie kann zwischen 1 bis 500 g pro kg der Mischung variieren. Jedoch wird der Einsatz von Mischungen vorgezogen, welche 10 bis 300 g Polymerisat pro kg der Mischung und vorzugsweise 50 bis 200 g/kg enthalten.

Es ist daher ratsam, für äedes besondere Polymere ein den zuvor genannten Merkmalen entsprechendes Lösungsmittel auszuwählen und dann die Polymerenkonzentration, den Druck und die Temperatur der Mischung, welche der sofortigen Entspannung unterworfen wird, zu bestimmen. Diese Parameter werden daher nicht nur unter Berücksichtigung der Ausbildung eines flüssigen Zweiphasengemisches ausgewählt, sondern auch derart, daß das Lösungsmittel bei der plötzlichen Entspannung sofort und vollständig verdampft. Diese Bedingungen sind die gleichen wie diejenigen, die für gemäß dem Stand der Technik eingesetzte, flüssige Zweiphasenmischungen zur-Herstellung von endlosen, fibrillierten Strähnen vorgeschrieben waren.

Die flüssigen Zweiphasenmischungen werden einer plötzlichen Entspannung unterworfen, d. h. ihr Druck wird auf einen nahe

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— ο —

bei atmosphärischem Druck liegenden Wert, vorzugsweise auf einen Druck unterhalb 3 kg/cnr absolut, in einer sehr kurzen Zeitspanne, vorzugsweise weniger als 1 see geführt. Diese Entspannung kann dadurch bewirkt werden, daß die Mischung in eine beliebige Vorrichtung eintreten gelassen wird, welche zur Erzeugung von erhöhten Druckabfällen eingerichtet ist, z. B. ein Diaphragma, ein Venturirohr oder ein Ventil. Bevorzugt werden jedoch Spinndüsen angewandt, deren zylindrische Öffnungen einen Durchmesser zwischen 0,1 und 5 n™ und vorzugsweise zwischen 0,1 und 1 mm aufweisen und deren Verhältnis Länge/Durchmesser zwischen 0,1 und 10 und vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 liegt.

Bei der Verwendung der zuvor beschriebenen Spinndüsen erhält man, wenn nicht wie gemäß der Erfindung ein transversaler Fluidstrom einwirken gelassen wird, kontinuierliche, fibrillierte Strähnen, welche mit großer Geschwindigkeit längs der Achse der Öffnung der Spinndüse austreten.

Selbstverständlich kann das eingesetzte, flüssige Zweiphasengemisch darüber hinaus andere übliche Zusatzstoffe für Polymere enthalten wie Wärme- und Lichtstabilisatoren, Verstärkungsmittel, Füllstoffe, Pigmente, antistatische Mittel und Keimbildungsmittel.

Das zum Zerreißen der kontinuierlichen, f!brillierten Struktur,

welche durch die plötzliche Entspannung der flüsaijgen Zweifler angewandte Tluicr phasenmischung gebildet wurde/ kann ein beliebiges Fluid

WX G

sein/ ein Gas, ein Dampf oder eine Flüssigkeit. Bevorzugt werden jedoch Gase und Dämpfe aus Gründen der Einfachheit angewandt.

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Selbstverständlich darf ein solches Fluid keine schädliche Einwirkung auf die durch die plötzliche Entspannung der Mischung erzeugte, kontinuierliche, fibrillierte Struktur ausüben. Insbesondere muß die Verwendung eines Fluids, welches bei Umgebungstemperatur eine auflösende oder quellende Wirkung auf das eingesetzte Polymere ausübt, vermieden werden.

Wie bereits zuvor beschrieben, kann das angewandte Fluid ein beliebiges Fluid sein, vorausgesetzt, daß es gegenüber den eingesetzten Polymeren inert ist. Es wurde gefunden, daß besonders ausgezeichnete Ergebnisse erhalten werden, wenn dieses Fluid Stickstoff, Wasserdampf, Wasser oder eine organische Flüssigkeit war. Ferner wurde gefunden, daß die Verwendung des zur Herstellung der flüssigen Zweiphasenmischung angewandten Lösungsmittels als Fluid möglich · ist.

Sie Geschwindigkeit des Fluidstromes im Moment seines Zusammentreffens mit der fibrillierten, zu zerreißenden Struktur kann innerhalb großer Grenzen variieren.

Wenn das Fluid in Form einer. Flüssigkeit vorliegt, ist es lediglich ratsam, daß seine Geschwindigkeit in diesem Augenblick oberhalb 1 m/sec und vorzugsweise oberhalb 10 m/sec liegt.

Wenn das Fluid dagegen in Form von Dampf oder Gas vorliegt, beträgt seine Geschwindigkeit vorzugsweise mehr als 50 m/sec und sie kann Überschallgeschwindigkeitswerte erreichen. Selbstverständlich müssen der Fluiddurchsatz und die geometrische Anordnung der Einrichtung zum Zuführen dieses Fluides so ausgewählt werden, daß der Aufprall die gesamte' fibrillierte Struktur', welche sich bildet, bedeckt und

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diskontinuierliche Fibrillen der gewünschten Länge ergibt.

Die Pluidtemperatur ist nicht kritisch. Vorzugsweise liegt sie zwischen der Umgebungstemperatur und der Schmelz- oder Erweichunqstemperatur des eingesetzten Polymeren.

Der zwischen der Austrittsrichtung der fibrillierten Struktur und der Richtung des Fluides im Augenblick des Zusammentreffens gebildete Winkel soll zwischen 80° und 15O°liegen, wobei die besten Ergebnisse bei Winkeln zwischen 90° und 135° erhalten werden.

Die bevorzugte Zone des Aufpralls des Fluides auf die endlose, fibrillierte Struktur kann durch Prüfung der Form bestimmt werden, welche durch eine kontinuierliche, fibrillierte, durch plötzliche Entspannung der flüssigen Zweiphasenmischung erzeugten Struktur angenommen wird, wobei diese allgemeine Form in der Fig .1 der Zeichnung wiedergegeben ist.

Vie sich aus dieser Fig. 1 ergibt, weist die aus der Spinndüse 1 austretende Mischung einen Durchmesser auf, welcher praktisch demjenigen der Austrittsöffnung gleich ist und behält diesen Durchmesser über einen relativ kurzen Abstand d bei, bevor sie sich unter der Einwirkung der plötzlichen Verdampfung des Lösungsmittels bis auf einen Durchmesser D, der bis zum 20-fachen des Durchmessers der Spinndüse gehen kann, entfaltet. Anschließend entweichen die durch Verdampfung des Lösungsmittels gebildeten Gase aus der fibrillierten Struktur, wodurch deren Zusammenziehen bewirkt wird, wobei ihr schließlich die Form einer kontinuierlichen oder endlosen Strähne bzw. Stranges erteilt wird.

Der Abstand d, welcher die Mündung des Ausganges der Spinn-

/brennt
düae von dem Ort', wo die fibrillierte Struktur sich zu entfalten

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beginnt, variiert in Abhängigkeit von der Art des eingesetzten Lösungsmittels und des eingesetzten Polymeren und von den Betriebsbedingungen.

Es wurdegefunden, daß die Aufprallzone des Fluides auf die fibrillierte Struktur sich bevorzugt am Ort ihrer Bildung befindet, d.h. vor dem Ort, wo sie sich zur Bildung der endlosen Strähne zusammengezogen hat. Vorzugsweise befindet sich diese Aufprallzone an dem Ort, wo die fibrillierte Struktur ihre maximale Ausdehnung erreicht.

Diese bevorzugte Zone ist in der Fig. 1 durch die Pfeile und 3 angedeutet, welche die bevorzugten Grenzachsen der Einspritzung des Fluides vor dem Zerreißen der fibrillierten Struktur in dem Maße, wie sie gebildet wird, zeigen.

Um das Sammeln der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildeten Fibrillen zu erleichtern, soll das die kontinuierliche, fibrillierte Struktur zerreißende Fluid vorzugsweise senkrecht

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nach unten gerichtet sein, während die Polymerenlösung horizontal oder nach oben geneigt gesponnen wird. Selbstverständlich ist diese Wahl jedoch nur aus praktischen Gründen getroffen und die Richtungen von Fluid und Spinnlösung können beliebig sein, soweit die Bedingung der relativen Orientierung der beiden Ströme erfüllt wird.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anwendbare Vorrichtung kann eine beliebige Vorrichtung sein, soweit die zuvor beschriebenen Forderungen erfüllt werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das Fluid sich in einem Leitungssystem verschiebt, in welchem eine oder mehrere Öffnungen einmünden, durch welche das flüssige Zweiphasengemisch durchtreten gelassen wird, um seine plötzliche Entspannung hervorzurufen. Das Leitungssystem kann einen kreisrunden Querschnitt oder einen beliebigen anderen Querschnitt aufweisen. Das Fluid kann mittels einer beliebigen, bekannten Einrichtung in Bewegung versetzt werden, z. B. .mittels einer Turbine oder - falls es gasförmig ist - durch Entspannung in einer Vorrichtung, welche einen Druckverlust hervorruft. Das Leitungssystem ist an einem Ende mit der Fluidquelle verbunden, sein anderes Ende ist offen, so daß die Gewinnung der erzeugten, diskontinuierlichen Fibrillen möglich ist.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das Fluid sich in einem Leitungssystem mit variablem Querschnitt verschiebt, längs dem das Fluid aufeinander folgend eine konvergente Zone, wo der Querschnitt sich vermindert, dann eine verengte Zone, wo der Querschnitt einen minimalen Wert aufweist, und schließlich eine divergente Zone, deren

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Querschnitt zunimmt, wobei letztere jedoch nicht unbedingt erforderlich ist, durchquert. Das !Fluid wird in das Leitungssystem mit einem ausreichenden Druck eingeführt, damit es bei seinem Durchtritt durch die zuvor genannten Zonen beschleunigt wird. Bei dieser Ausführungsform münden die öffnungen, durch welche die flüssige Zweiphasenmischung geführt wird, bevorzugt in der verengten Zone oder gegebenenfalls in der konvergenten Zone.

Bei diesen Ausführungsformen der Erfindung befindet sich der Ausgang der öffnungen, durch welche die flüssige Zweiphasenmischung getreten gelassen wird, nicht auf der Höhe der Trennwand des Leitungssystems, damit der Aufprall des Stromes von gasförmigem Fluid nicht· in der Zone stattfindet, wo das Lösungsmittel'noch nicht vollständig verdampft ist, sondern dort, wo seine Wirkung am günstigsten ist. Der Ausgang der öffnungen befindet sich zu der Höhe der Trennwand, um einen Abstand vertieft eingebaut,

dessen optimaler Vert leicht- experimentell

bestimmt werden kann. Im allgemeinen liegt dieBer Abstand oberhalb 1 mm. Auf diese Weise befindet sich der Ausgang der öffnung am Boden eines Hohlraumes, dessen Querschnitt beliebig ist, jjedocbibevorzugt ausreicht, um die Ausdehnung der f!brillierten Struktur nicht zu behindern. Dieser Hohlraum kann einen veränderlichen Querschnitt aufweisen. Auf der Höhe der Trennwand liegt er vorzugsweise zwischen dem ΊΟ- und 100-fachen desjenigen der öffnung.

Als Beispiele werden im folgenden zwei Arten von voll zufriedenstellenden Vorrichtungen beschrieben.

Bei der Beschreibung wird auf die Figuren Bezug genommen; diese stellen dart

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Fig. 2 eine Schnittansicht einer ersten Vorrichtung; Fig. 3 eine Schnittansicht einer zweiten Vorrichtung.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, umfaßt die erste Vorrichtung ein Leitungssystem 5 um die sich unter den erforderlichen Bedingungen von Druck und Temperatur befindliche, flüssige Zweiphasenmischung heranzuführen. Dieses Leitungssystem 5 ist mit zwei, einander gegenüberliegenden Spinndüsen 6 und 7 für plötzliche Entspannung verbunden, wobei der Durchmesser und die Länge der Öffnungen 0,6 mm beträgt. Diese zwei Öffnungen sind nach oben mit einem Winkel ot, von 45° zu der Senkrechten gerichtet.

Diese beiden Spinndüsen 6 und 7 öffnen sich zu einem Leitungssystem 8 in Form eines Venturirohres, dessen konvergenter Teil mit einer nicht wiedergegebenen Quelle für Fluid unter Druck verbunden ist, das zum Zerreißen der durch plötzliche Entspannung der flüssigen Zweiphasenmischung erzeugten fibrillierten Struktur bestimmt ist.

Die Spinndüsen münden in dem verengten Querschnitt des Venturirohres des Leitungssystemes 8, wobei dieser Querschnitt eine Länge und einen Durchmesser von 9 mm aufweist.

Wie sich aus der Figur ergibt, befinden sich die Enden der Spinndüsen 6 und 7 um 2 mm bezogen auf die Trennwand des Leitungssystemes 8 vertieft eingebaut, damit hierdurch der Fluidstrom die kontinuierlichen, zu zerreißenden, fibrillierten Strukturen in der Zone trifft, wo diese ihre maximale Ausdehnung erreichen.

Unter Verwendung dieser Spinndüse wurde gefunden, daß man, beim Erreichen des Dauerbetriebes, den oberen Teil des

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Leitungssystemes 8 teilweise unä manchmal sogar vollständig verschließen kann und folglich die Zufuhr an Fluid vermindern und sogar unterdrücken kann und zerrissene Fibrillen mit guter Qualität weiterhin herstellen kann. In diesem Fall sammelt sich tatsächlich das aus dem flüssigen Zweiphasengemisch verdampfte Lösungsmittel in dem oberen Teil des Leitungssystems 8 an und erzeugt Schockwellen, welche die Wirkung des zum Zerreißen der fibrillierten Struktur verwendeten Fluids verstärken. In "bestimmten Fällen reicht der Durchsatz an Dampf alleine aus, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Bei diesem letzten Fall eines besonders wirtschaftlichen Betriebes bildet daher das Lösungsmittel der flüssigen Zweiphasenmischung des Fluid, welches die erzeugte, fibrillierte Struktur zerreißt.

Wie sich aus der Figur ergibt, kann die thermische Einstellung der Vorrichtung durch ihre Kapselung 9 erreicht werden.

Die in Fig. 5 wiedergegebene Vorrichtung ist vom selben Typ wie die zuvor beschriebene.

Jedoch ist das Leitungssystem 10 zur Zuführung der flüssigen Zweiphasenmischung nur mit einer einzigen, horizontal gerichteten Entspannungs-Spinndüse 11 versehen. Das Leitungssystem 12 für die Zufuhr des Fluides weist gleicherweise die Form eines Venturirohres in dem verengten Querschnitt, worin die Spinndüse 11 mündet, auf. Die vertiefte Anordnung des Endes der Spinndüse 11 in bezug auf die Trennwand des Leitungssystemes 12 kann eingeregelt werden, indem die Leitung 10 in ihrer Hülse 13 unter Zwischenschaltung von Zwischenschaltungen 14-so verschoben wird, daß der Aufprall in dem am stärksten ausgedehnten Teil der fibrillieren Struktur her- , vorgerufen wird.

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Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wurde die in der Fig. 2 wiedergegebene Vorrichtung angewandt.

Durch das Leitungssystem 5 wurde kontinuierlich ein flüssiges Zweiphasengemisch aus 13 Gew.% Polyäthylen mit hoher Dichte (Warenbezeichnung ELTEX 540037 una/Hexan^w^eXch^^as sic^^aunter einem Druck von 66 kg/cm und auf einer Temperatur von 190 ⁰C befand, entspannt.

Durch das Leitungssystem 8 wurde gleichzeitig ein Strom aus

ο gesättigtem Wasserdampf bei einem Relativdruck von 3»9 kg/cm geschickt. Der Durchsatz betrug etwa 135 kg/h.

Der Durchsatz der Mischung aus Polyäthylen und Hexan betrug etwa 16,5 kg Polyäthylen pro h.

Es wurden Fibrillen mit einer Länge von 10 mm und einer spezifischen Oberfläche von 13 m /g erhalten. Diese Fibrillen waren besonders gut zur Herstellung von nicht-gewobener Textilware und von synthetischen Papieren geeignet.

Beispiel 2

Bei diesem Beispiel wurde eine Vorrichtung des in Fig. 3 gezeigten Typs angewandt, bei welcher die Spinndüse 11 des Leitungssystems 10:

- einen Durchmesser von 0,7 nun und eine Länge von 1 mm aufweist;

- mit 45° nach oben gerichtet ietj

- bezogen auf die Trennwand des verengten Querschnittes des Leitungssystemes 12, wobei dieser Querschnitt einen Durchmesser von 10 mm aufweist, um 3 nun vertieft bzw. zurückgezogen eingebaut ist.

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Durch das Leitungssystem 10 wird kontinuierlich eine flüssige Zweiphasenmischung aus 8 % Polyäthylen hoher Dichte (Warenbezeichnung ELTEX 54001) und technischem Hexan entspannt. Dieses Gemisch befindet sich auf einem DruGk von 60 kg/cm und auf einer Temperatur von 190 ⁰C.

Durch das Leitungssystem 12 wurde gleichzeitig gesättigtes, technisches Hexan bei einem Effektivdruck von 3,2 kg/cm geschickt. Der Durchsatz betrug etwa 300 kg/h.

Der Durchsatz an Gemisch aus Polyäthylen und Hexan betrug etwa 9 kg Polyäthylen pro h.

Auf diese Weise erhielt man Fibrillen mit einer Länge von

10 bis 20 mm, die eine spezifische Oberfläche von 10,5 m /g aufwiesen.

Beispiel 5

Es wurde ein Gemisch aus Polyäthylen hoher Dichte (Warenbezeichnung ELTEX A 4009) und aus Polypropylen (Warenbezeichnung PROFAX 6501) in den Verhältnissen 70 -.30 Gew.% hergestellt. Dieses Gemisch wurde in technischem Hexan in einem Verhältnis von 20Ö g des Polymeren pro kg der Losung aufgelöst, wobei die Lösung auf eine Temperatur von 200 ⁰C und auf einen

Druck von 70 kg/cm gebracht wurde. Diese in Form einer Zweiphasenmischung vorliegende Lösung wurde in das Leitungssystem 10 der in Beispiel 2 beschriebenen Spinndüse bei einem Durchsatz von 30 kg Polymerem pro h injiziert.

Durch das Leitungssystem 12 wurde gleichzeitig bei einem Druck

von 5 kg/cm gesättigter Wasserdampf injiziert, wobei dieser Durchsatz in der Größenordnung von 200 kg/h lag.

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Auf diese Weise wurden Fibrillen mit einer Länge von 5 bis 15 mm und einer spezifische]
Menge von 30 kg/h erhalten.

15 mm und einer spezifischen Oberfläche von 7 m /g in einer

Beispiel 4

Es wurde die in Beispiel 2 beschriebene Spinnvorrichtung angewandt .

Durch das Leitungssystem 10 wurde kontinuierlich ein flüssiges Zweiphasengemisch, welches aus technischem Hexan und 50 g Polypropylen mit einem spezifischen Gewicht von 0,907 kg/dnr pro kg der Lösung gebildet wurde, entspannt. Das Gemisch befand sich auf einem Druck von 40 kg/cm und auf einer Temperatur von 215 ⁰C· Der Durchsetz betrug 9 kg Polypropylen pro h.

Durch das Leitungssystem 12 wurde gleichzeitig bei einem Relativdruck von 4 kg/cm gesättigt
Der Dampfdurchsatz betrug 100 kg/h.

Auf diese Weise wurden Pibrillen mit einer Länge von 3 und einer spezifisch
von 9 kg/h erhalten.

Relativdruck von 4 kg/cm gesättigter Wasserdampf injiziert.

und einer spezifischen Oberfläche von 10 m /g in einer Menge

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Claims

Pat entansprüche

Verfahren zur Herstellung von diskontinuierlichen Fibrillen durch plötzliches Entspannen einer flüssigen Zweiphasenmischung aus geschmolzenem Polymerem und Lösungsmittel, welche sich auf erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck befindet, unter sofortiger Verdampfung des Lösungsmittels und Ausbildung einer kontinuierlichen, fibrillierten Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß die so gebildete, kontinuierliche Fibrillenstruktur im Augenblick ihrer Ausbildung durch einen transversalen Fluxdstrom zerrissen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Zerreißen der fibrillierten Struktur als Fluid ein Gas verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gas Stickstoff verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Zerreißen der fibrillierten Struktur einen Dampf als Fluid verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß man als Dampf Wasserdampf verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Dampf den Dampf eines organischen

• Lösungsmittels verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichn e t, daß man zum Zerreißen der fibrillierten Struktur als Fluid eine Flüssigkeit verwendet.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Flüssigkeit Wasser verwendet.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Flüssigkeit ein organisches Lösungsmittel verwendet.

10· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Fluid zum Zerreißen der fibrillierten Struktur dasselbe Fluid verwendet, welches bei der Herstellung der Zweiphasenmischung mit dem Polymeren eingesetzt wurde.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Fluid zum Zerreißen der fibrillierten Struktur den durch die plötzliche Entspannung verdampften, flüchtigen Bestandteil der Zweiphasenmischung verwendet.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das zum Zerreißen der fibrillierten Struktur verwendete Fluid mit einer Geschwindigkeit oberhalb 1 m/sec heranführt.

13· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Fluid zum Zerreißen der fibrillierten Struktur ein gasförmiges Fluid verwendet und dieses mit einer Geschwindigkeit oberhalb 50 m/eec heranführt.

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— Zl —

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichn e t., daß der Winkel zwischen der Richtung des Austritts der fibrillierten Struktur und der Richtung des IPluids im Moment des Zusammentreffens zwischen 75° und 180° liegt.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufprallzone des Fluids auf die fibrillierte Struktur sich vor dem Ort, wo sie sich zur Bildung einer kontinuierlichen Strähne zusammenzieht, befindet.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennz.eich net, daß die Aufprallzone des Fluides auf die fibrillierte Struktur sich an dem Ort befindet, wo diese ihre maximale. Ausdehnung erreicht.

17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der transversale Fluidstrom in einem Leitungssystem zirkuliert, dessen Trennwand eine Öffnung trägt, in welcher die plötzliche Entspannung der flüssigen Zweiphasenmischung durchgeführt wird.

18· Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich net, daß das Leitungssystem eine konvergente Zone und eine verengte Zone umfaßt·

19· Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich net, daß die Öffnung, in welcher die plötzliche Entspannung der flüssigen Zweiphasenmischung durchgeführt wird, in der verengten Zone des Leitungssystemes mündet.

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20. Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeich net, daß der Ausgang der Öffnung, in welcher die plötzliche Entspannung der flüssigen Zweiphasenmischung durchgeführt wird, bezogen auf die Trennwand des Leitungssystems vertieft bzw. zurückgesetzt angeordnet ist.

21. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20 zur Herstellung von diskontinuierlichen Fibrillen aus einem Polymeren aus der Gruppe der Polyolefine, der Polyamide, der Polyester, der Polyurethane, der Polycarbonate der Viny!polymerisate und der Acrylpolymerisate.

22. Diskontinuierliche Fibrillen, hergestellt nach dem Verfahren eines der vorhergehenden Ansprüche.

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