DE2237285A1 - Verfahren zur herstellung von diskontinuierlichen fibrillen - Google Patents

Description

Solvay & Cie., Rue du Prince Albert-33, Brüssel, Belgien

Verfahren zur Herstellung von diskontinuierlichen Fibrin en

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von diskontinuierlichen oder endlichen Eibrillen durch plötzliches Entspannen einer flüssigen Zweiphasenmischung aus geschmolzenem Polymer em und Lösungsmittel,, welche sich auf erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck "befinden.

Es ist "bereits bekannt, kontinuierliche oder endlose, f!brillierte Strukturen oder Strähnen durch einander ähnliche Verfahrensweisen herzustellen.

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In der US-Patentschrift 2 372 695 wird die Herstellung einer flaumigen Masse beschrieben, welche aus sehr feinen, untereinander verbundenen Fäden gebildet wird, indem eine plötzliche Entspannung einer Cellulosederivatlösung, 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 Plexus" in unregelmäßigen Abständen aneinander gebunden und voneinander getrennt sind, indem eine Lösung eines synthetischen Polymerisates, welche sich auf einer gegenüber der normalen Siedetemperatur des Lösungsmittels erhöhten Temperatur und unter dem hierdurch erzeugten Druck oder einen 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. Vie darüber 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 immöglich gemacht wird.

Der spätere Einsatz dieser kontinuierlichen, bei sehr hoher Geschwindigkeit hergestellten Strähnen ist sehr schwierig und unbequem. 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 1 246 579» die Länge der kontinuierlichen, f!brillierten Strähnen durch eine Behandlung in einer Zerkleinerungsvorrichtung zu reduzieren, wodurch die physikalischen Eigenschaften .der f!brillierten Strukturen nachteilig beeinträchtigt werden und ein- zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich wird, der ein noch größeres Anlagevermögen und einen wesentlichen Energieverbrauch mit sich bringt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren des zuvor beschriebenen Typs zu schaffen, welches jedoch 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 Verfestigung des Polymeren zeichnet sich dadurch aus, daß man ein Zusatzfluid in die flüssige Zweiphasenmischung einführt, bevor die Entspannung abgeschlossen ist.

Unter dem Ausdruck "diskontinuierliche bzw. endliche Fibrillen" sind 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 c^m und ihr Durchmesser ungefähr von 0,01 bis 5 nim. Die spezifische Oberfläche dieser Produkte

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liegt oberhalb 1 m /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, Polyisobutylen; die 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 Kristallinitätßgrad 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 ⁰C 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 Plastifikationstemperatur 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 Zweiphasenmischung" näher erläutert.

Wenn man eine Mischung bzw. ein Gemisch von geeignetem Lösungsmittel und Polymerem bei geeigneter Konzentration an Polymerem einer sehr stark erhöhten Temperatur und einem sehr stark erhöhten Druck unterwirft, beobachtet man, daß. die Mischung in Form einer einzigen, flüssigen, homogenen Phase

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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 Phase 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 Zweiphasenmischung vorliegt. 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 Vorentspannung 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 jedes 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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bei atmosphärischem Druck liegenden Wert , vorzugsweise auf einen Druck unterhalb 3 kg/cm 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 3 nun 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.

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 vor dem Abschluß der Entspannung in die flüssige Zweiphasenmischung injizierte Zusatzfluid kann ein beliebiges Fluid sein wie ein Gas, ein Dampf oder eine Flüssigkeit.

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. Insbesondere wurden ausgezeichnete

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Ergebnisse erhalten, wenn das 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.

Es wurde gefunden, daß es vorteilhaft ist, dem Zusatzfluid ein Netzmittel zuzusetzen, wenn' das Zusatzfluid Wasser unter Druck ist.

Der Druck, unter welchem das Zusatzfluid injiziert wird, muß natürlich oberhalb des Druckes der flüssigen Zweiphasenmischung am Ort der Injektion liegen.

Die Temperatur des Zusatzfluides kann beliebig sein. Diese .' Temperatur wird vorzugsweise so ausgewählt, daß die Wärmezufuhr zu der flüssigen Zweiphasenmischung die sofortige Verdampfung des Lösungsmittels und die Verfestigung des Polymeren bei der plötzlichen Entspannung des Gemisches nicht behindern kann.

Diese Temperatur liegt vorzugsweise zwischen 20 ⁰C und der Siedetemperatur des Fluides beim Arbeitsdruck, d. h. bei seinem Injektionsdruck.

Wenn das Zusatzfluid eine Flüssigkeit ist, befindet sich seine Temperatur vorzugsweise oberhalb seiner Siedetemperatur, beim Druck des Entspannungsgehäuses, d. h. bei dem Druck, der am Ausgang der öffnung für die plötzliche Entspannung herrscht.

Das Verhältnis zwischen dem Volumen des Zusatzfluids und dem Volumen der flüssigen Zweiphasenmischung kann zwischen

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0,3 und 10 variieren. Es wird jedoch vorgezogen, daß dieses Verhältnis 0,7 bis 5 und ganz besonders vorzugsweise 1 bis beträgt.

Das Zusatzfluid kann in die flüssige Zweiphasenmischung entweder vor der plötzlichen Entspannung oder während dieser Entspannung injiziert werden. Im ersteren Fall wird das Zusatzfluid in die flüssige Zweiphasenmischung an einer Stelle injiziert, welche vor bzw. strömungsaufwärts von der öffnung für die plötzliche Entspannung liegt. Im zweiten Pail wird das Zusatzfluid in die flüssige Zweiphasenmischung während ihres Durchtrittes quer durch die Entspannungsöffnung injiziert.

Die Aufenthaltszeit des Zusatzfluides in der Entspannungsvorrichtung liegt vorzugsweise unterhalb von 2 see. Die besten Ergebnisse werden erreicht, wenn die Aufenthaltszeit UJ
liegt.

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zeit unterhalb 5 x 10 und vorzugsweise unterhalb 10 see

In__dem auf die Menge des Zusatzfluides und auf seine verschiedenen Parameter eingewirkt wird, ist es möglich, experimentell die Bedingungen zu bestimmen, um nach der Entspannung Eibrillen von gewünschter Länge zu erhalten.

Im folgenden wird eine physikalische Erklärung für die Erscheinungen versucht, welche bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ausbildung von diskontinuierlichen Fibrillenstrukturen kurzer Länge führen.

Wie bereits zuvor beschrieben, besteht die flüssige Zweiphasenmischung vor der plötzlichen Entspannung aus Tröpfchen oder Blasen von Lösung mit hoher Konzentration an Polymeren!

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in Emulsion in einem Stoff, der durch eine kontinuierliche Lösung mit geringer Konzentration an Polymerem gebildet wird.

Gemäß den "bekannten Arbeitsweisen bewirkt ν ..jedes dieser Tröpfchen oder dieser Bläschen bei der plötzlichen Ent span- · nung der flüssigen Zweiphasenmischung die Ausbildung einer fibrillierten Struktur als Folge der plötzlichen Verdampfung seines Lösungsmittels, und die verschiedenen Strukturen verschweißen sich untereinander, um die kontinuierliche Struktur oder die fibrillierte Strähne, die bereits bekannt ist, zu bilden·

Es wird daher angenommen, daß die Injektion eines Zusatzfluides in diese Zweiphasenmischung, bevor die Entspannung vollständig bzw. abgeschlossen ist, wahrscheinlich die Wirkung hat, daß der die Tröpfchen oder Bläschen in Suspension in dieser verdünnten Phase trennende Abstand vergrößert wird, um auf diese V/eise eine gewisse Heterogenität im Inneren der Mischung aus zwei flüssigen Phasen auszubilden und um zu einer nachfolgenden Entspannung von intermittierender Art zu führen, welche die Unterbrechungen in der erzeugten, fibrillierten Struktur bewirkt.

Es ist jedoch ohne weiteres möglich, daß eine eingehendere Untersuchung der Erscheinungen letztlich auch zu einer anderen Erklärung führen könnte, so daß hierdurch der Wert der Erfindung keinesfalls beeinträchtigt wird.

Wie zuvor beschrieben,' wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die plötzliche Entspannung der Zweiphasenmischung durch ihren Durchtritt durch eine Spinndüse bevorzugt herbeigeführt.

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Diese Spinndüse kann von derselben Art sein, wie sie in dem bereits erwähnten Verfahren der belgischen Patentschrift 568 524 angewandt wurden, jedoch mit der Ausnahme, daß es ratsam ist, einen Kanal oder mehrere Kanäle vorzusehen, die zur Injektion des Zusatzfluides bestimmt sind.

Diese Kanäle können entweder strömungsaufwärts von der öffnung für die plötzliche Entspannung oder in der Trennwand dieser öffnung münden, je nachdem ob man das Zusatzfluid vor oder während der plötzlichen Entspannung der flüssigen Zweiphasenmischung injizieren möchte. Diese Kanäle können senkrecht bezogen auf die Richtung des Ausströmens der flüssigen Zweiphasenmischung oder lediglich geneigt in bezug auf diese Richtung angeordnet sein.

Darüber hinaus können diese Kanäle senkrecht oder tangential mit den Leitungen für die flüssige Zweiphasenmischung verbunden sein. Darüber hinaus wurde gefunden, daß die tangentiale Injektion eine energischere Durchwirbelung gestattet und im allgemeinen zu besseren Ergebnissen führt.

Der Durchmesser des Leitungssystems für das Zusatzfluid am Ort der Injektion liegt in der Größenordnung von 0,1 bis 5 mm.

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

Beispiel 1

Es wurde eine Spinndüse verwendet, wie sie im Schnitt im Maßstab 1 : 1 in der Fig. 1 der Zeichnung wiedergegeben ist.

Diese Spinndüse umfaßt eine Vorentspannungskammer 1, welche nach einer Drosselöffnung bzw. -düse 2 mit einem Durchmesser

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von 1,5 mm angeordnet ist, deren Funktion darin besteht, daß das Gemisch aus Polymerem und Lösungsmittel einen ausreichenden Druckverlust erleidet, um die Bildung eines Systems mit zwei flüssigen Phasen hervorzurufen«,

Zwei Injektionskanäle 3 für Zusatzfluid mit einem Durchmesser von 1,5 mm münden in einem Winkel oC von 45° in den Kanal 4 für die plötzliche Entspannung. Dieser Kanal besitzt eine Länge von 16 mm und einen Durchmesser von 2 mm.

Durch die Drosselöffnung bzw· -düse 2 wird ein Gemisch aus Polyäthylen mit hoher Dichte (Warenbezeichnung ELTEX 54001) und Methylenchlorid durchtreten gelassen. Diese Mischung befindet sich in der Vorentspannungskammer 1 unter einem Druck von 48 kg/cm und auf einer Temperatur von 215 0 hei einer Polyäthylenkonzentration von 10 %. In dieser Kammer befindet sich die Mischung unter Bedingungen, welche die. Ausbildung von zwei flüssigen Phasen hervorrufen. Der Einspeisungsdurchsatz beträgt 3 kg Polymeres pro Stunde.

Durch die Leitungssysteme 3 wird gleichzeitig Stickstoff mit einem Druck von 50 kg/cm und einer Temperatur von 20 ⁰C mit einem Durchsatz von 80 NmVh injiziert.

Die plötzliche Entspannung am Ende des Kanals 4 ruft die Ausbildung von diskontinuierlichen bzw» endlichen Fibrillen hervor, deren Länge in der Größenordnung von Millimeter liegt und deren spezifische Oberfläche die Größenordnung

von 5 his 6 m /g besitzt. Die Erzeugung an Fibrillen, beträgt I kg/h.

Das erhaltene Produkt .ist zur Herstellung von nicht gewobenen Textilien oder Vliesstoffen und von synthetischen Papieren vollkommen geeignet.

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Wenn man den Durchsatz an Zusatzfluid allmählich vermindert, beobachtet man, daß die Länge der Fibrillen zunimmt, wobei schließlich eine kontinuierliche bzw. endlose, fibrillierte Struktur erhalten wird.

Beispiel 2

Es wurde die in den Fig. 2 und 3 der Zeichnung wiedergegebene Spinndüse eingesetzt.

Die Fig. 2 ist ein Aufriß der Spinndüse und die Fig. 3 Ebenenschnitt längs der Schnittlinie AA der Fig. 2, wobei die beiden Figuren im Maßstab 1 : 1 vorliegen.

Zur besseren Unterscheidung der Einzelheiten ist die Injektionsdüse 5 für das Zusatzfluid außerhalb ihres Sitzes 6 in der Spinndüse wiedergegeben. Die öffnung des Injektionskanales besitzt einen Durchmesser von 1 mm.

Die Spinndüse umfaßt eine VorentSpannungskammer 7 von 5 Durchmesser, in welche das Gemisch aus Polymerem und Lösungs mittel tangential durch eine Vorentspannungsdüse 8 mit einem Durchmesser von 1,5 mm injiziert wird. Die öffnung für die plötzliche Entspannung besitzt eine Länge und einen Durchmesser von 1 mm.

Durch diese Spinndüse wird' eine gleiche Mischung, wie sie in Beispiel 1 verwendet wurde, so durchtreten gelassen, daß sie sich in der Vorentspannungskammer unter denselben Druck- und Temperaturbedingungen wie in Beispiel 1 befindet. Der Durchsatz beträgt 5 kg Polymerem pro Stunde.

Durch die Düse5 wird kontinuierlich Stickstoff unter einem Druck von $0 kg/cm und mit einer Temperatur von 20 C bei

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einem Durchsatz von 35 Nm /h'injiziert

Die plötzliche Entspannung der Mischung am Ende der Spinndüse bewirkt die Ausbildung von diskontinuierlichen oder endlichen 3?ibrillen, deren Länge von 1 bis 10 mm variiert, und deren spezifische Oberfläche in^- der Größenordnung, von 7 m /g liegt.

Beispiel 3

Bei diesem Versuch wurde die in der Pig. 4- der Zeichnung im Aufriß und im Schnitt wiedergegebene Spinndüse verwendet«.

Zur besseren Übersicht sind die verschiedenen Bauelemente der im Maßstab 1 : 1 gezeichneten Spinndüse in voneinander getrennter Anordnung wiedergegeben«,

Wie sich aus der Figur ergibt, umfaßt die Spinndüse eine Vorentspannungskammer 9₅ die mit einem Sitz 10 versehen ist, der zur Aufnahme einer Ablenkeinrichtung 11 bestimmt ist, die dazu dient, in der flüssigen Zweiphasenmischung vor der Injizierung des Zusatzfluides eine Wirbelbewegung hervorzurufen.

Diese Kammer ist tangential mit einem Leitungssystem 12 von 4 mm Durchmesser für die Injektion des Zusatzfluides verbunden.

Unter der Vorentspannungskammer befindet sich die Öffnung für die plötzliche Entspannung, welche einen Durchmesser von 2 mm und eine Länge von 1 mm aufweist. Diese öffnung kann gegebenenfalls durch ein Ventil mit einstellbarer Öffnung ersetzt werden.

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Die Spinndüse ist durch, einen Beschleunigungs- und Zerreißkanal 14 mit einer Länge von 20 cm und einem Durchmesser von 10 mm verlängert.

Die Ablenkeinrichtung bzw. der Deflektor 11 kann entweder dem flüssigen Zweiphasengemisch eine Wirbelbewegung in demselben Sinne erteilen, wie sie durch das tangentiale Injizieren des Zusatzfluides hervorgerufen wird, oder eine Wirbelbewegung im entgegengesetzten Sinn.

Durch diese Spinndüse wird eine Mischung aus Polyäthylen hoher Dichte (Warenbezeichnung ELTEX 54001) urfd Hexan technischen / welches sich auf einer Temperatur von 190 ⁰C befindet und eine Konzentration von 160 g Polymerem pro kg der Mischung enthält, durchtreten gelassen. Der Druck dieser Mischung wird so geregelt, daß ihr Druck in der Vorentspannungskammer 40 kg/cm beträgt, bei diesem Druck weist die Mischung zwei flüssige Phasen auf.

Durch das Leitungssystem 12 wird gleichzeitig V/asser unter

einem Druck von 42 kg/cm und mit einer Temperatur von 190 ⁰C bei einem Durchsatz von 240 l/h injiziert.

Beim Arbeiten unter diesen Bedingungen werden 25 kg Fibrillen pro Stunde erhalten, die eine Länge von 10 mm und eine spezifische Oberfläche von 15 m /g aufweisen.

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Beispiel 4- -

Ks wurde dieselbe Spinndüse benutzt, wie sie· in Beispiel 1 beschrieben ist. Durch die'Drosselöffnung 2 wird ein Gemisch " aus Polyvinylchlorid (Warenbezeichnung Solvic 228; hergestellt durch Suspensionspolymerisation) und Dichloräthan durchtreten gelassen, wobei das Polyvinylchlorid mit einem Zinnstabilisator (Warenbezeichnung Irgastab 17 MO der Ciba-Geigy) stabilisiert war. Dieses Gemisch, welches sich in der Vprent spannungslcammer 1 auf einem Druck von 70 kg/cm und auf einer [Temperatur von 165 ⁰C befand, besitzt eine Konzentration von 150 g Polymeren! pro kg der Lösung. In dieser Kammer befindet sich das Gemisch unter Bedingungen, welche die Ausbildung von zwei flüssigen Phasen hervorrufen. Der Einspeisungsdurchsatz beträgt $0 kg Polymeres pro Stunde. .

Durch das Leitungssystem 3 wird gleichzeitig Stickstoff mit einem Druck von 70 kg/cm und einer Temperatur von 25 ⁰C mit einem Durchsatz von 50 Tfaur/b. injiziert.·

Die plötzliche Entspannung des Gemisches am Ende des Känales ruft die Ausbildung von diskontinuierlichen bzw. endlichen Pibrillen hervor, deren Länge in der Größenordnung von 5 ^mm liegt und deren spezifische Oberfläche die Größenordnung von 5 bis 10 m /g besitzt. Die Erzeugung an Pibrillen/trägt 30 kg/h.

Beispiel 5

Es wurde dieselbe Spinndüse benutzt, wie sie in Beispiel 2 beschrieben wurde. Durch die Öffnung 8 wird ein Gemisch aus Polyvinylchlorid (Warenbezeichnung Solvic 228), welches_mit. dem in Beispiel 4· genannten Zinnstabilisator stabilisiert war, und Dichloräthan·injiziert. Dieses Gemisch, welches in

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der Vorentspannungskammer 7 ^mi"t einem Druck von 7O kg/cm und auf einer Temperatur von 17Ο ⁰C vorliegt, besitzt eine Konzentration von 200 g Polymeren pro kg der Lösung. Der Durchsatz beträgt 4-5 kg Polymeres pro Stunde.

Durch die Düse 5 wird gleichzeitig und kontinuierlich Dichloräthan, welches auf 170 ⁰C erwärmt ist und sich unter

einem !Flüssigkeitsdruck von 70 kg/cn befindet, injiziert, wobei der Durchsatz 3OO l/h beträgt.

Die plötzliche Entspannung des Gemisches am Austrittsende der Spinndüse bewirkt die Ausbildung von diskontinuierlichen oder endlichen !''ibrillen, deren Länge von 5 bis 15 ee variiert

2 und deren spezifische Oberfläche von 5 bis 10 m /g variiert. Die Erzeugung an Fibrillen beträgt 4-5 kg/h.

Beispiel 6

Es wurde dieselbe Spinndüse verwendet, wie sie in Beispiel 3 beschrieben ist. Durch diese Spinndüse wird ein Gemisch aus Polyvinylidenfluorid und liethylenchlorid durchtreten gelassen, welches sich auf einer Temperatur von 1CO ⁰C befindet und eine Konzentration von 100 g Polymeres pro kg der Lösung aufweist. Der Druck des Gemisches wird so eingeregelt, daß sein Druck in der Vorentspannungskammer 35 kg/cm beträgt, bei welchem Druck das Gemisch in I¹Orm von zwei flüssigen Phasen vorliegt. Der Durchsatz beträgt 5 kg Harz pro Stunde.

Durch das Leitungssystem 12 wird gleichzeitig mit einem Durchsatz von 20 NmVh Stickstoff bei 20 ⁰C und einem Druck von

40 kg/cm injiziert.

Beim Arbeiten unter diesen Bedingungen v/erden pro Stunde 5 kg Fibrillen erhalten, welche eine Länge von 5 mm oder weniger und

eine spezifische Oberfläche von 15 m /g besitzen.

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BAO ORIGINAL

Claims (12)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von diskontinuierlichen Filarillen durch plötzliches Entspannen einer flüssigen Zweiphasenini schung aus geschmolzenem Polymerem und Lösungsmittel, welche sich auf erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck "befindet, unter sofortiger Verdampfung des Lösungsmittels und Verfestigung des Polymeren, dadurch g e k e η η zeichnet, daß man ein Zusatzfluid in die flüssige Zweiphasenmischung einführt, bevor die Entspannung abgeschlossen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzfluid in die flüssige Zweiphasenmischung vor ihrer plötzlichen Entspannung eingeführt wird»

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzfluid in die flüssige Zweiphasenmischung während ihrer plötzlichen Entspannung eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zusatzfluid ein Gas verwendete

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zusatzfluid Stickstoff verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gel; ennzei ebne t, daß man als Zusatzfluid einen Dampf verwendet.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zusatzfluid Wasserdampf verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zusatzfluid eine Flüssigkeit verwendet.

9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zusatzfluid Wasser unter Druck verwendet. ·

10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß man ein Zusatzfluid verwendet, welches ein
Netzmittel enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zusatzfluid das identische Lösungsmittel verwendet, welches zur Herstellung der plötzlich

zu entspannenden, flüssigen Zweiphasenmischung angewandt
wurde.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Zusatzfluid verwendet, dessen Temperatur zwischen 20 ⁰C und seiner Siedetemperatur bei
seinem Injektionsdruck in die flüssige Zweiphasenmischung
liegt.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Zusatzfluid in einer solchen Menge
verwendet, daß das Verhältnis zwischen dem Volumen des
injizierten Zusatzfluides und dem Volumen der flüssigen
Zweiphasenmischung 0,3 "bis 10 beträgt.

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