DE2363672A1

DE2363672A1 - Verfahren zur herstellung von kurzfasern aus polyolefinen

Info

Publication number: DE2363672A1
Application number: DE2363672A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dipl Chem Dr Bonitz; Bruno Dipl Chem Dr Sander; Kurt Scherling
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1973-12-21
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1975-07-10
Also published as: SE406332B; JPS5094234A; GB1477378A; SE7416069L; BE823440A; FR2255400B3; CA1069264A; FR2255400A1; DE2363672C3; DE2363672B2; IT1025794B

Description

Verfahren zur Herstellung von Kurzfasern aus Polyolefinen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Von Kurzfasern aus Polyolefinen durch Lösen eines Polyolefins in einem organischen Lösungsmittel unter Druck bei einer Temperatur, die, gemessen unter normalem Druck, oberhalb des Siedepunkts des Lösungsmittels liegt, und Entspannen der Lösung durch eine Öffnung in einen unter niedrigerem Druck stehenden Raum.

Kurzfasern aus Polyäthylen werden z.B. hergestellt, indem man Polyäthylen in einem organischen Lösungsmittel bei höherer Temperatur unter Druck löst und die Lösung dann durch eine Düse entspannt. Dabei entstehen als Primärprodukte zusammenhängende faserartige Geflechte bzw. Plexusfäden (DT-PS 1 290 Ο4θ) oder faserförmige.Gele (DT-OS 2 117 570, DT-OS 2 227 021 und DT-OS 2 237 606).

Um aus den Plexusfäden oder den zusammenhängenden faserförmigen Geflechten Kurzfasern freizusetzen, müssen diese erst in Stapellängen geschnitten und anschließend in Flüssigkeiten durch Einwirkung hoher Scherkräfte zu diskreten Kurzfasern aufgeschlossen werden. Die auf diese Weise freigesetzten Kurzfasern sind verhältnismäßig kurz und zeigen eine nur geringe Pibrillierung. ' ·

Die faserförmigen Gele sind stark lösungsmittelhaltig und ergeben beim Liegenlassen an der Luft harte, krümelige Massen, die keine Fasereigenschaften mehr aufweisen. Die faserförmigen Gele schrumpfen und kleben zusammen, wenn man sie an der Luft liegenläßt.
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Aus den faserförmigen Gelen können jedoch diskrete Kurzfasern gewonnen werden, wenn das lösungsmittelhaltige Gel der Einwirkung mechanischer Scherkräfte in einem flüssigen Medium unterworfen wird. Das flüssige Medium besteht aus Lösungsmittel und/oder dispergiermittelhaltigem Wasser.

Nach Abtrennung des flüssigen Mediums wird das restliche Lösungsmittel und/oder Wasser von den aufgeschlossenen Kurzfasern durch Abdampfen oder durch eine Wasserdampfdestillation entfernt. Hierbei muß man jedoch in Gegenwart von oberflächenaktiven Stoffen, wie Polyhydroxylverbindungen (DT-OS 2 237 6o6) und gegebenenfalls Schaumbekämpfungsmitteln arbeiten, weil die Kurzfasern sonst bei der Wärmebehandlung agglomerieren und ihren faserartigen Charakter verlieren. Die vom Losungsmittel befreiten Kurzfasern sind stark hilfsmittelhaltig und daher nur für begrenzte Anwendungsfälle brauchbar. So werden z.B. bei der Herstellung won Papiervliesen aus den so erhaltenen Polyolefin-Kurzfasern die Faserbindung und die initiale Na-ßfestigkeit der Blätter durch die Anwesenheit von grenzflächenaktiven Stoffen und Schaumbekämpfungsmitteln nachteilig beeinflußt.

Nach einem anderen bekannten Verfahren können die Lösungsmittelreste durch einen Lösungsmittelaustausch entfernt werden. Hierbei werden- die Lösungsmittel, vor allem Cyclohexan und η-Hexan, in einer ersten Extraktionsstufe durch ein anderes Lösungsmittel, z.B. Isopropanol, ersetzt, das in einer zweiten Extraktionsstufe mit Hilfe von Wasser ausgewaschen wird. Diese Methode ist aufwendig und zeitraubend.

Die nach den bekannten Verfahren erhaltenen Kurzfasern können nicht durch Kämmen z.B. mit Hilfe von Öffner, Wolf, Stachelwalze" oder Krempel aufgelockert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene -Verfahren so abzuwandeln, daß die Nachteile der

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bekannten Verfahren vermieden werden. Es sollen also unmittelbar Kurzfasern anfallen, die in ihrer Morphologie Cellulosefasern weitgehend ähneln. Demzufolge sollen sie einen hohen Fibrillierungsgrad besitzen,- eine hohe spezifische Oberfläche haben, beim Verdunsten oder Abdampfen des Lösungsmittels nicht agglomerieren, beim Liegenlassen an der Luft nicht oder nur unwesentlich schrumpfen und auch in Abwesenheit von Hilfsmitteln isoliert werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man als Lösungsmittel Pentan oder ein Lösungsmittelgemisch einsetzt, das mindestens soviel Pentan enthält, daß sich das Polyolefin beim Entspannen der Lösung in Form von diskreten Kurzfasern abscheidet. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren erhält man einzelne Kurzfasern, die auch Fibrillen genannt werden« Sie sind miteinander verfilzt. Überraschenderweise agglomerieren die erfindungsgemäßen Polyolefin-Kurzfasern nicht, wenn man sie z.B. bei erhöhter Temperatur trocknet oder das restliche Lösungsmittel aus einer wäßrigen Fasersuspension abdestilliert.

Es entsteht unmittelbar ein Faserprodukt, das nicht mehr durch Lösungsmittel gequollen ist; ein faserförmiges Gel bildet sich nicht aus.

Unter Polyolefinen im Sinne der Erfindung sollen z»B, partiell kristalline Polymerisate verstanden werden^ vor allem Polymerisate von Olefinen mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen. Geeignete partiell Iristalline Olefinpolymerisate haben bei einer Temperatur von 25°C eine Röntgenkristallinität von mehr als 5 Gewichtsprozent. Vorzugsweise verwendet man Polyäthylene, deren Dichten zwischen 0,915 und 0,9^5 g/crrr liegen und Polypropylen. Das Molekulargewicht der Polyäthylene wird durch den Schmelzindex charakterisiert, der höchste Wert für das Molekulargewicht durch den Schmelzindex (gemessen bei einer Temperatur von 190⁰C und einem Auflagegewicht von 21,6 kg) von 0,01 g/10 Min., der niedrigste Wert für das Molekulargewicht durch einen Schmelzindex

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(Ι9θ°σ/2^ΐβ kg) von 100 g/10 Min. Der Schmelzindex wird nach ASTM D 1238-65T bestimmt. Die Polyäthylene werden nach den bekannten Hoch- und Niederdruckpolymerisationsverfahren hergestellt. Sie sind im Handel erhältlich ebenso wie Polypropylen, dessen Molekulargewicht durch eine Grenzviskosität (gemessen bei 130⁰C in Dekalin) von vorzugsweise 1,5 bis 8 dl/g charakterisiert wird.

Geeignet sind auch Copolymerisate von Äthylen mit anderen äthylenisch ungesättigten Verbindungen, beispielsweise Copolymerisate aus Äthylen und Propylen, Copolymerisate aus Äthylen und Butylen, Copolymerisatejaus Äthylen und 4-Methylpenten-1 sowie Copolymerisate aus Äthylen und VinyIestern, die sich z.B. von gesättigten Carbonsäuren mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen ableiten, Copolymerisate aus Äthylen und Acrylsäureestern mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Copolymerisatejaus Äthylen und Methacrylsäureester!! mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, Copolymerisateaus Äthylen und Fumarsäure, Maleinsäure, Itaconsäure und deren Ester sowie Copolymerisate, die Acrylsäure und Methacrylsäure einpolymerisiefrt enthalten.Besondere Bedeutung haben Copolymerisate aus Äthylen und Vinylacetat, Copolymerisate aus Äthylen und n-, iso- oder tert.Butylacrylat, Copolymerisate aus Äthylen und Acrylsäure sowie Copolymerisate, die mehrere der genannten äthylenisch ungesättigten Comonomeren einpolymerisiert enthalten, beispielsweise Copolymerisate aus Äthylen, Acrylsäure und Vinylacetat oder Copolymerisate aus Äthylen, Acrylsäure und tert.-Butylacrylat. Es ist selbstverständlich auch möglich, Kurzfasern aus Mischungen von verschiedenen Polymerisaten herzustellen, beispielsweise aus einer Mischung von Hoch- und Niederdruckpolyäthylen im Verhältnis 1:1 oder einer Mischung aus 80$ Hochdruckpolyäthylen und 20 Gew.% eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisates mit einem Vinylacetatgehalt von I5 Gew.^. Die Äthylencopolymerisate enthalten in der Regel bis zu 50 Gew.^ eines oder mehrerer Comonomeren, vorzugsweise 5 bis 40 Gew. ^ des Comonomeren.

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Erfindungagemäß verwendet man als Lösungsmittel für die Polyolefine Pentan oder Losungsmittelgemische, die Pentan enthalten. Im vorliegenden Zusammenhang sind unter Pentan alle Iso-

Cyclopentan

meren des Pentans zu verstehen, wie n-Pentan, Isopentan,/und Neopentan« In der Regel setzt man ein Isomereiie nisch ein, beispielsweise aus n-Pentan und i~Pentan. Man kann jedoch auch selbstverständlich reines n-Pentan, i-Pentan oder Neopentan verwenden."

Außerdem eignen sich für das erfindungsgemäße Verfahren' Lösungsmittelgemische, die mindestens so viel Pentan enthalten, daß sich das Polyolefin beim Entspannen der homogenen Lösung in einen unter einem niedrigeren Druck stehenden Raum in Form von diskreten Kurzfasern abscheidet. Geeignete Lösungsmittelgemische werden hergestellt, indem man zu organischen Lösungsmitteln, die Polyolefine lösen, Pentan zusetzt. Organische Lösungsmittel für Polyolefine sind z.B. Cyclohexan, Methylcyclohexan, n-Hexan, η-Heptan, n-0ctan, Isooctah und aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, Xylol, Äthylbenzol, sowie chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Methylenchlorid, Triehlormethan, Tetrachloräthylen, Chlorbenzol.

Besonders geeignete Lösungsmittel sind Benzinschnitte mit dem Siedebereich Kp 25 - l40°C. Besonders vorteilhaft sind Petroläther (Kp ^O - 60°C) und Leichtbenzin (Kp 55 - 95°C). Auch Mischungen der genannten Lösungsmittel können eingesetzt werden«

Um aus den Polyolefinen Kurzfasern herzustellen, werden die Polyolefine in einem organischen Lösungsmittel gelöst. Die Löslichkeit des Polyolefins in den genannten organischen Lösungsmitteln ist stark von der Temperatur abhängig. Um eine möglichst konzentrierte Lösung herstellen zu können, löst man das Polyolefin vorzugsweise bei einer Temperatur, die oberhalb des Siedepunkts des jeweils verwendeten Lösungsmittels liegt.Es ist daher erforderlich, die Polyolefinlösung in einem Druckbehälter herzustellen. Dazu kann man beispielsweise einen Druckkessel mit Rührvorrichtung einsetzen oder das Polyolefin zunächst in einer

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Schneckenmaschine,·z.B. in einem zweiwelligen Schneckenkneter, aufschmelzen und die Schmelze mit dem Lösungsmittel unter Druck mischen. Um gemäß Erfindung aus den Polyolefinlösungen Pasern herzustellen, kann die Konzentration des Polyolefins in der Lösung 0,5 bis 30, vorzugsweise 10 bis 25, Gew.% betragen.

Die Menge des jeweils erforderlichen Pentans in der Lösungsmittelmischung ist abhängig vom Molekulargewicht und:..äer MoIekulargewiöhtsverteilung des eingesetzten Polyolefins, von den Löseeigenschaften des angewandten Lösungsmittels und den Verfahrensbedingungen. Der erforderliche Pentananteil im Lösungsmittelgemisch kann für jedes Polyolefin leicht durch orientierende Versuche ermittelt werden, indem man beispielsweise Polyäthylen in verschiedenen Cyclohexan-Pentan-Mischungen in der Wärme löst und feststellt, aus welcher Mischung sich das Polyäthylen nicht mehr in gelartigem Zustand abscheidet. Geeignete Lösungsmittel/Pentan-Mischungen können beispielsweise bis zu 98 Gew.% Pentan enthalten.

Vorzugsweise setzt man Benzinschnitte als organische Lösungsmittel ein, die 5 bis 50, vorzugsweise 10 bis 30, Qew.fo Pentan enthalten. Um möglichst hohe Konzentrationen an Polyolefin in der Lösung zu erreichen, setzt man zu Pentan die Lösungsmittel zu, die Polyolefine sehr gut lösen.

Die Polyolefinlösungen werden gemäß Erfindung im allgemeinen in einem solchen Mischungsverhältnis hergestellt, daß sich bei Temperaturen von 80 bis 250, vorzugsweise 100 bis 18O C, ein Dampfdruck über der Mischung.von etwa 4 bis 60, vorzugsweise 10 bis 20, atm einstellt. Man kann die Lösung jedoch auch bei niedrigeren Temperaturen herstellen und bzw. oder Inertgas aufpressen, beispielsweise Stickstoff bis zu 60 atm.

Die homogenen Polyolefin-Lösungen"werden dann durch eine öffnung, z.B. eine Düse oder ein Rohr, in einen Raum entspannt, der unter einem niedrigeren Druck steht. Vorzugsweise entspannt

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man die Polyolefin-Lösung in einen mit Stickstoff gefüllten Raum. Der Druck in diesem Raum kann dem Druck der Atmosphäre entsprechen oder auch vermindert sein.

Es ist jedoch auch möglich, die homogene Lösung in einen Behälter zu entspannen, in dem als Fällmedium z.B. das gleiche Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch enthalten ist, indem auch das Polyolefin gelöst ist. 'Der Raum, in dem die Entspannung der homogenen Lösung vorgenommen wird, kann auch gegebenenfalls mit Wasser oder einem organischen Lösungsmittel, das als Nichtlöser für das verwendete Polyolefin bekannt ist, gefüllt sein.

Als Nichtlöser (Fällmediun) kommen beispielsweise Benzinschnitte, Pentan, Wasser, Aceton, Methyläthylketon, Methanol, Isopropanol, n-Hexanol etc. in Betracht.

Die Öffnung, durch die die homogene Lösung entspannt wird, kann jeden beliebigen Querschnitt und jede beliebige geometrische Form haben. Verwendet man beispielsweise ein zylindrisches Rohr, durch das die Lösung entspannt wird, so kann der Innendurchmesser des Rohres 'z.B. 1 bis 20, vorzugsweise 3 bis 10, mm betragen.

Wenn man die homogene Lösung beispielsweise·in einen Raum entspannt, der mit einer der obengenannten Flüssigkeiten als Fällmedium gefüllt ist, kann ein konstanter Flüssigkeitsstand über der Rohrmündung gehalten werden, durch das die Entspannung erfolgt. Die Entspannung der unter Druck stehenden Polymerlösung wird vorzugsweise isotherm unter Siedekühlung durchgeführt, wobei überschüssige Wärme mit Hilfe eines Kühlers abgeführt wird. Die erhaltene Fasermaische wird gegebenenfalls durch weiteren Zusatz des gleichen Lösungsmittels, in dem das Polymere gelöst ist, auf eine Stoffdichte eingestellt, bei der sich das Produkt beispielsweise hydraulisch fördern läßt.

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Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspannt man die Polyolefin-Lösung tangential oder zentral in einen zylindrischen Raum. Dieser Raum befindet sich am oberen Ende eines senkrecht stehenden Rohres, in dem die Fasern dann nach dem Verdampfen des Lösungsmittels herabfallen. Die'bei der Entspannung entstehenden Lösungsmitteldämpfe werden durch Kühlen kondensiert. Die beim Entspannen gebildeten Pasern werden mit Hilfe von warmem Stickstoff getrocknet, der im Gegenstrom durch die Rohranordnung geführt wird. Am unteren Ende des Rohres schleust man praktisch lösungsmittelfreie Polyolefinfasern aus.

Sofern man erfindungsgemäß eine Fasermaische erhält, werden die Fasern z.B.. durch Abdampfen, Filtrieren, Zentrifugieren, Absaugen oder Abpressen weitgehend vom Lösungsmittel abgetrennt. Das Lösungsmittel kann unmittelbar wieder eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Kurzfasern können direkt nach dem Trocknen durch Kämmen, Bürsten oder Zupfen aufgelockert werden. Die danach erhaltenen Kurzfasern sind riesel- und förderfähig. Sie haben hohe Werte für die spezifische Oberfläche, die zwischen etwa.10 und 50 m /g liegen (gemessen nach der BET-Methode durch Stickstoffadsorption). Die Faserlängen liegen im allgemeinen im Bereich von 1 bis 40 mm, die Faserdicken zwischen 2 und 30 /um.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vor allem auch darin zu sehen, daß es nicht mehr erforderlich ist, ein zusammenhängendes faserartiges Geflecht bzw. Gel mechanisch aufzuschließen. Dadurch ist es auch nicht mehr.notwendig, zur Gewinnung diskreter lösungsmittelfreier Kurzfasern dispergierend und stabilisierend wirkende Hilfsmittel oder ein zusätzliches Lösungsmittel für einen Lösungsmittelaustausch einzusetzen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Kurzfasern unmittelbar oder nachdem sie mit einem für den jeweiligen Verwendungszweck geeigneten Hilfsmittel ausgerüstet worden sind, weiterverarbeitet werden können.

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Die erfindungsgemäßen Polyolefin-Kurzfasern, die m iteinander verfilzt sind, können beispielsweise zur Papierherstellung oder Herstellung von textilähnlichen Flächengebilden verwendet ,werden. Pur die Papierherstellung suspendiert man beispielsweise die PoIyolefin-Kurzfasern in Wasser und verarbeitet die wäßrige Suspension auf der Papiermaschine zu Papierblättern. Für die Papierblattherstellung kann man auch von Mischungen aus PoIyolefin-Kurzfasern und Cellulosefasern ausgehen. Die beiden Faserarten können in jedem beliebigen Verhältnis miteinander gemischt werden. Zur Herstellung der wäßrigen Suspensionen aus Polyolefin-Kurzfasern verwendet man Dispergierhilfsmittel in Mengen bis zu etwa 2 Gew.^, bezogen auf das Trockengewicht der Polyolefin-Kurzfasern. Als Dispergierhilfsmittel eignen sich beispielsweise Melamin-Formaldehyd-Polykondensate, die durch Polykondensation von Melamin, Formaldehyd und Aminocarbonsäuren oder deren Alkalisalzen in wäßriger Lösung hergestellt werden. Außerdem kann man als Dispergierhilfsmittel ebenfalls bis zu 2 Gew.^, bezogen auf das Trockengewicht der Polyolefin-Kurzfasern, eines anionenaktiven Schutzkolloids einsetzen.- Geeignete anionenaktive Schutzkolloide sind beispielsweise Kondensate aus Formaldehyd und dem Natriumsalz der ß-Naphthalinsulfonsäure, Polykondensate aus Harnstoff, Formaldehyd und dem Natriumsalz der Phenolsulfonsäure, mit Natriumbisulfat modifizierte Harnstoff-Formaldehyd-Polykondensate oder mit Natriumhydrogensulfit modifizierte Melamin-Formaldehyd-Polykondensate, Alkalisalze der Carboxymethylcellulose, Copolymerisate aus Maleinsäure und Vinylisobutyläther sowie Ammoniumsalze von Copolymerisaten aus Styrol und Acrylsäure.

Die aus den erfindungsgemäßen Polyolefin-Kurzfasern hergestellten Papiervliese zeichnen sich durch eine gute Faserbindung und durch hohe Trocken- und Naßfestigkeit aus.

Der hohe Fibrilliervingsgrad der Kurzfasern (Fibrillen) kann beispielsweise durch Bestimmung des Mahlgrades nach der Schopper-Piiegler-Methode (Korn/Burgstaller, Handbuch der Werkstoffprüfung,

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2.Auflage 1953, 4.Band, Papier- und Zellstoffprüfung, S. 388 ff, Springer-Verlag) nachgewiesen werden. Für die Durchführung dieser Bestimmung müssen die Kurzfasern mit Dispergiermitteln behandelt und In eine wäßrige Suspension mit konstanter Stoffdichte (2 g/l und 20 C) gebracht verden. Es wird diejenige Menge Wasser ermittelt, die unter bestimmten Bedingungen von den suspendierten Kurzfasern zurückgehalten wird. Die aufgenommene Menge V/asser (°Schopper-Riegler, ⁰SR) ist um so größer, je höher der Fibrillierungsgrad der Kurzfasern ist. Die Schopper-Riegler-Werte von erfindungsgemäßen Kurzfasern aus linearem Polyäthylen liegen beispielsweise bei 15 - 30⁰SR.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert. Die in den Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtstelle.

Beispiel 1

In einem Druckgefäß, das mit einer Rührvorrichtung ausgestattet ist, werden 14 Teile eines linearen Polyäthylens, das eine Dichte von 0,96 g/cm , einen Schmelzindex von 4,5 g/lO MIn. (l90°/2,16 kp) und einen Schmelzpunkt von 130⁰C hat, in einer Mischung von 51,6 Teilen Leichtbenzin (Kp 65 - 95°C) und 34,4 Teilen Pentan, das aus 80 Teilen n-Pentan und 20 Teilen Isopentan- besteht, bei 165 C gelöst. Es entwickelt sich ein Druck von 18 - 20 atü. Diese Lösung wird dann über eine Rohrleitung, die eine Länge von 120 cm und einen Innendurchmesser von 4 mm hat, tangential in einen zylindrischen Raum entspannt, der mit dem gleichen Lösungsmittelgemisch beschickt ist, in dem das Polymere gelöst ist. Die Öffnung des Rohres, durch das die Entspannung erfolgt, befindet sich unterhalb der Oberfläche der Flüssigkeit. Diese siedet unter Rückfluß, wodurch überschüssige Wärme'über einen Kühler abgeführt wird. Mit Hilfe eines Überlaufs wird die Fasermaische kontinuierlich ausgetragen. Bei einer · Größe des Entspannungsräumes von 30 cm Durchmesser und 50 cm Höhe ist dieser Überlauf derart angebracht, daß ein konstanter Flüssigkeitsstand von ca. 15 cm eingehalten wird.

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Die Fasermaische wird durch Filtrieren weitgehend vom anhaftenden Lösungsmittel befreit. Das restliche Lösungsmittel wird in einem Trockner mit Hilfe eines Stickstoffäromes bei einer Temperatur von- 40 - 45°C entfernt. Man erhält ein weiche^ lockeres Faserprodukt (Schüttgewicht. l8 g/l), das mit Hilfe einer Krempel zu einem Produkt mit Wattestruktur aufgelockert wird, das ein Schüttgewicht von 10 g/l aufweist. Die Faserlänge liegt zwischen 5 und 25 mm, die Faserdicke zwischen J5 und 6/um. Es wird eine

2 ' spezifische Oberfläche von 11,2 m /g und für den Fibrillierungsgrad ein Sehopper-Riegler-Wert von 24 ⁰SR ermittelt.

Beispiel 2

14 Teile des in Beispiel 1 verwendeten linearen Polyäthylens werden in einem zx^eiwelligen Schneckenkneter aufgeschmolzen. Nach dem ersten Drittel des Verfahrensteils des Extruders wird mit'Hilfe einer Dosierpumpe ein Gemisch aus 4^ Teilen Leichtbenzin (Kp 65 - 95°C) und 43 Teilen Pentan, das aus 80 Teilen n-Pentän und 20 Teilen Isopentan besteht, zugegeben. Am Extruderkopf wird ein Druck von ca. 25 atü gemessen. Die Polymerenlösung wird durch ein Rohr, das eine Länge von 50 cm und einen Innendurchmesser von 6 mm hat, in den in Beispiel 1 beschriebenen zylindrischen Entspannungsraum tangential entspannt. Der Entspannungsraum ist mit dem gleichen Lösungsmittelgemisch gefüllt, in dem auch das Polymere gelöst ist. Im weiteren wird wie in Beispiel 1 beschrieben verfahren.

Man erhält ein weiches lockeres Faserprodukt (Schüttgewicht

15 g/l)i das sich durch kämmendes Zupfen mit Hilfe einer Stachelwalze, die mit feinen Nadeln besetzt ist, zu einem rieselfähigen Faserprodukt auflockern läßt, das ein Schüttgewicht von 8 g/l hat. Die Kurzfasern weisen eine Länge von 5 bis 30 mm und eine Dicke von etwa-5/um auf. Die spezifische

2 ' Oberfläche wurde zu 14,5 m /g gemessen. Der Schopper-Riegler-Wert beträgt 22 ⁰SR.

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Beispiel 3

Man verfährt wie in Beispiel 1 und stellt aus den gleichen Ausgangsstoffen eine Polyäthylenlösung in einem Leichtbenzin-Pentan-Gemisch her, die 15 Gew.% Polymeres enthält. Diese Lösung steht bei l65°C unter einem Druck von l8 - 20 atü. Man entspannt die Lösung durch ein Rohr, das eine Länge von 5 m und einen Durchmesser von 6 mm hat, tangential in einen zylindrischen Raum von 3 m Durchmesser und 1 m Höhe. Dieser Raum befindet sich am oberen Ende eines senkrecht stehenden Rohres von 3 m Durchmesser und 6 m Länge> das gekühlt wird. An diesen Kühlflächen kondensiert das bei dem Entspannen verdampfende Lösungsmittel. Die Fasern fallen durch ein konzentrisches, perforiertes Innenrohr von 2 m Durchmesser. QJm Gegenstrom wird Stickstoff von ca. βθ C durch die Rohranordnung geleitet, an deren unterem Ende die Fasern ausgeschleust' werden. Die Fasern sind locker und weich mit einem Schüttgewicht von 15 g/l und sind praktisch frei von Lösungsmittel. Ihre Längen betragen 3 bis 25 mm, ihre Dicken 5/um. Die Kurz-

/ ρ

fasern besitzen eine spezifische Oberfläche .von 10,2 m /g und ergaben einen Schopper-Riegler-Wert von 21 ⁰SR.

Beispiel 4

Man verfährt wie im Beispiel 1 angegeben ist und löst β Teile 'Polyäthylen in einem Lösungsmittelgemisch aus 27 Teilen Cyclohexan und 67 Teilen Pentan, das zu 80 Gew.% aus n-Pentan und zu 20 Gew.% aus Isopentan besteht, bei 165⁰C. Es entwickelt sich ein Druck von etwa 10 atü. Diese Lösung wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, entspannt, wobei das flüssige Fällungsmedium aus dem gleichen Cyclohexan-Pentangemiseh besteht, das bei 40 - 45°C unter Rückfluß siedet. Durch Filtrieren wird die Fasermaische weitgehend vom anhaftenden Lösungsmittel befreit. Das restliche Lösungsmittel wird dann in einem Trockner mit Hilfe eines Stickstoffstromes entfernt, der eine Temperatur von 4θ - 45⁰C hat. Man erhält ein weiches, lockeres Faserprodukt mit einem Schüttgewicht von 25 g/l. Die Faserlängen liegen zwischen 2 und 20 mm, die Faserdicke zwischen 3 und 8/um«:.

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Vergleichsbei spiel 1 2 ΟΌ ΟΌ

Ein lineares Polyäthylen mit den in Beispiel 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften, das bei der Polymerisation als Lösung in cyelohexan anfällt, wird mit Cyclohexan bei Ιβ5 C derart verdünnt, daß eine Lösung entsteht, die 3 Gew.% Polymeres homogen gelöst enthält. Über der Lösung wird ein Druck von 6-7 atü gemessen. Diese Lösung wird wie im Beispiel 1 beschrieben entspannt, xrobei das flüssige Fällungsmedium aus Cyclohexan besteht, das bei 8θ - 8I⁰C unter Rückfluß siedet. Es entsteht ein opakes schleimiges weitgehend amorphes, gelartiges Produkt. Mach dem Verdampfen des Lösungsmittels entsteht unter starker Schrumpfung eine harte Folie, die keinen Fasercharakter mehr aijfweist. Bei größerer Schichtdicke des Filterkuchens fällt nach dem Trocknen infolge Rißbildung eine harte krümelige opake Masse an.

Erhöht man die Polyäthylenkonzentration auf 6 bzw. lK Gew.% so erhält man ebenfalls ein gelartiges Produkt aus dem sich beim Trocknen harte, krümelige Massen bilden.

Beispiel 5

Ein lineares Polyäthylen mit den in Beispiel 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften wird in Leichtbenzin (Kp 35 - 75 ) gelöst, wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Polyäthylenkonzentra.tion wird so eingestellt, daß 8 Teile Polymeres auf 82 Teile Leichtbenzin kommen. Bei l65°C wird über der Lösung ein Druck von 15 - l8 atü gemessen. Diese Lösung wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, entspannt, wobei da.s flüssige Fällungsmedium aus Leichtbenzin (Kp 35 - 95°C) besteht, das bei 50 - 55°C unter Rückfluß siedet. Es entsteht ein weißes Faserprodukt. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels erhält man lockere Fasern, die einen härteren Griff besitzen als diejenigen, die gemäß Beispiel 1 erhalten werden. Die Kurzfasern besitzen eine Länge von 5 bis 15 mm und eine Dicke von 10 bis 25/™. Die spezifische

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Oberfläche beträgt 26,9 m /s· Es wird ein Schopper-Riegler-Wert von 17 SR gemessen.

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- Beispiel 6

Aus einem linearen Polyäthylen mit den in Beispiel 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften wird in einer Leichtbenzin-Pentan-Mischung eine Lösung hergestellt, so daß auf 8 Teile Polymeres 74 Teile Leichtbenzin (Kp 35 - 75°C) und l8 Teile Pentan kommen,, das aus 60 Gew.% n-Pentan und 40 Gew.% Isopentan besteht. Bei 165 C wird über der Lösung ein Druck von l8 - 20 atü gemessen. Diese Lösung wird, wie im Beispiel 1 beschrieben, entspannt, wobei das flüssige Fällungsmedium aus- dem gleichen Leichtbenzin-Pentan-Gemisch besteht, das bei 45 bis 50 C unter Rückfluß siedet. Man trocknet das Paserprodukt wie in Beispiel 1 und erhält Fasern, die eine Länge von 2 bis 20 mm und eine. Dicke von etwa. 5/^um "^De~

2 ' sitzen. Die spezifische Oberfläche beträgt 9j7 m /g, der Schopper-Riegler-Wert 28 ⁰SR.

Beispiel 7

Man verfährt wie in Beispiel 1 und stellt aus den gleichen Ausgangsstoffen eine Polyäthylenlösung in einem Leichtbenzin-Pentan-Gemisc-h her, die 15 Gew.% Polymeres enthält. Diese Lösung steht bei 165 C unter einem Druck von l8 - 20 atü. Man entspannt die Lösung durch ein Rohr, das eine Länge von 6 m, einen Durchmesser von 8 rnm hat und sich am Ende auf 4 mm verjüngt. Die Entspannung erfolgt tangential in einen zylindrischen Raum von 1 m Durchmesser und 0,5 m Höhe, der bis zu einer Höhe von I5 cm mit Wasser gefüllt ist. Die Rohrmündung befindet sich etwa 10 cm unter dem Wasserspiegel. Durch Hinzuleiten von Frischwasser hält man die Temperatur der Fasermaische während des Entspa.nnens auf 30 - 4o C. Die Fasermaische wird kontinuierlich einem Verdampfer zugeführt, in dem das Lösungsmittelgemisch unter vermindertem Druck bei einer Temperatur von 60 - 70 C abdestilliert wird. Das Faserprodukt wird über ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,5 mm vom Wasser abgetrennt.

Für die Papierhersteilung wird das feuchte Faserprodukt mit Cellulose im Gewichtsverhältnis 1 : 1 in Wasser gegeben, dem 2 Gew./i bezogen auf das Trockengewicht der Polyolefin-Kursfasern

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eines Dispergiermittels zugesetzt wurden, das durch Polykonden-r sation von Melamin, Formaldehyd und dem Natriumsalz der £-Aminocapronsäure hergestellt worden ist. Die Fasermaische wird im Kegelrefiner gemahlen. Aus der gemahlenen Fasersuspension wird ein Papiervlies gelegt, das eine gute Faserbindung und hohe Naß- und Trockenfestigkeit besitzt.

Beispiel 8

In einer Polymerxsationsanlage wird nach dem Hochdruckverfahren ein Äthylencopolymerisat mit n-Butylacrylat hergestellt, das einen n-Butylacrylatanteil von 20 Gew.^, eine Dichte von 0,926 g/cm und einen Schmelzindex (19O°C/2,16 kp) von 1,6 g/10 min besitzt. Es fällt als Schmelze an. Dieser mischt man bei einer Temperatur von l45°C auf einer Schneckenmaschine, wie in Beispiel 2 beschrieben, Pentan bei, das zu 80 Teilen aus n-Pentan und zu 20 Teilen aus Isopentan besteht, so daß eine 25 Gew.% Polymeres enthaltende Lösung entsteht. Am Extruderkopf wird ein Druck von 20 - 25 atü gemessen. Diese Lösung wird durch ein Rohr von 1,5 m Länge und 10 mm Innendurchmesser, das sich am Ende auf 3 mm Innendurchmesser verjüngt, von oben zentral in ein senkrecht stehendes Rohr von 2,50 Durchmesser und 6 m Länge entspannt. Im Gegenstrom wird Stickstoff von 50 C durch die Rohranordnung geleitet. Am unteren Ende werden die Fasern, die praktisch frei von Lösungsmittel sind, ausgeschleust. Die durch den Stickstoff ausgetragenen Lösungsmitteldämpfe werden durch Kühlen kondensiert und erneut der Schneckenmaschine zugeführt.

Die Fasern sind weich, elastisch und zeigen ein Schüttgewicht von 20 - 25 g/Liter. Es werden Faserlängen von 3 "bis kO mm und Faserdicken von 5 bis 15/um gemessen.

Beispiel 9

Man verfährt wie in Beispiel 1 und löst bei l45°C in einem Druckgefäß mit Rührvorrichtung 20 Teile Polyäthylen, das eine Dichte von 0,918 g/cm , einen Schmelzindex (190°C/2,l6 kp) von 1,5 g/ 10 min aufweist, in 80 Teilen Pentan, das zu 80 Teilen aus n-Pen-

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tan und r,u 20 Teilen aus Isopentan besteht. Über dieser Lösung wird ein Druck von ca. l8 atü gemessen. Man entspannt die Lösung wie im Beispiel 8 beschrieben und trocknet mit Stickstoff von 60 C im Gegenstrom. Es wird ein Paserprodukt erhalten, das watteartig und weich ist. Es weist ein Schüttgewicht von ca. 15 g/Liter auf. Die Paserlängen betragen 5-20 mm, die Paserdicken 5/^um·

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Claims

·■ 17 · O.Z. 30 284 Pa.tentanspruche

1. Verfahren zur Herstellung von Kurzfasern aus Polyolefinen
durch Lösen eines Polyolefins in einem organischen Lösungsmittel unter Druck bei einer Temperatur, die , gemessen unter normalem Druck, oberhalb des Siedepunkt des Lösungsmittels liegt, und Entspannen der Lösung durch.eine Öffnung in einen unter niedrigerem Druck stehenden Raum, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Pentan oder ein Lösungsmittelgemisch einsetzt, das mindestens so viel Pentan enthält, daß sich das Polyolefin beim Entspannen der Lösung in Form von diskreten Kurzfasern abscheidet.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel technische Benzinschnitte verwendet werden,
die Pentan in einer Menge von 5 bis 50 Gew.% enthalten.

3. Kurzfasern a.us Polyolefinen gemäß Anspruch 1.

K. Verwendung der Kurzfasern gemäß den Ansprüchen 1 und 2 zur Herstellung von papier- oder text-i!ähnlichen Flächengebilden.

BASF Aktiengesellschaft _/: ■

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