DE832654C - Verfahren zur Herstellung von kuenstlichen Gebilden, wie Faeden, Fasern, kuenstliches Rosshaar oder Spaene, aus Polyvinylchlorid - Google Patents

Description

(WGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 28. FEBRUAR 1952

S 15023 IVc12pb

Societe Rhodiaceta, Paris

Es ist bekannt, Polyvinylchlorid in Fäden, Fasern, roßhaarähnliche Fasern, Späne und analoge Artikel umzuwandeln, indem man Lösungen oder Gele dieser Polymeren in mehr oder weniger flüchtigen Lösungsmitteln einem Preßvorgang unterwirft, und es gilt bei dieser Verarbeitungsart die' Regel, daß eine Flüssigkeit sich um so mehr für diese Verarbeitungsart eignet, ein je besseres Lösungsmittel sie ist. Diese Lösungen oder Gele sind l>ei der mikroskopischen Untersuchung optisch homogen und bleiben es auch nach der Verdünnung mittels des Lösungsmittels, das zu ihrer Herstellung gedient hat.

vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verspinnen von Polyvinylchlorid,, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Spinn'hilfsmittel nicht eine Lösungsflüssigkeit wie nach der alten Technik, sondern eine Quellflüssigkeit, die kein Lösungsmittel ist, verwendet, und die zumindest zu 100 Gewichtsprozent durch das Polymere absorbiert ao werden kann, ohne daß eine Abscheidung durch Absetzung eintritt. Aus Gründen der Einfachheit soll im folgenden eine Flüssigkeit, die dieser Bedingung entspricht, als aktive Flüssigkeit bezeich-. net werden. »5

Die in den aktiven Flüssigkeiten gequollenen Vinylchloridpolymeren können ein analoges Aussehen wie ein Gel haben. Nichtsdestoweniger unter-

scheiden sie sich leicht davon bei der mikroskopischen Untersuchung, die ihre Granulation zu sehen gestattet, und auch durch die Tatsache, daß man,, wenn man sie mit einem genügenden Volumen der verwendeten Flüssigkeit verdünnt, leicht durch Absetzen eine Trennung in zwei Phasen erhält.

Die Eignung einer Flüssigkeit in bezug auf die Polyvinylchlori'dpolymeren hängt zum großen Teil von den Bedingungen ab, unter denen die Polymerisation stattgefunden hat. Es ist jedoch nicht möglich, die Flüssigkeiten in absoluter Weise in Lösungsmittel, aktive und nicht aktive Flüssigkeiten einzuteilen. Aber man kann leicht entscheiden, ob eine gegebene Flüssigkeit für ein gegebenes Polymeres aktiv ist. Es genügt, dasselbe in einer großen Menge der in Frage stehenden Flüssigkeit zu dispergieren und nach dem Absetzen zu bestimmen, ob die Menge der in der gequollenen Substanz zurückgehaltenen Flüssigkeit der obengenannten

ao Bedingung entspricht. Es sei erwähnt, daß gewisse Mischungen von Lösungsmitteln und inaktiven Flüssigkeiten,,oder selbstMischungen von inaktiven Flüssigkeiten aktive Flüssigkeiten darstellen können, während umgekehrt gewisse Mischungen von aktiven Flüssigkeiten auch Lösungsmittel sein können.

Die l>ei der Durchführung der Erfindung angewendete Arbeitsweise besteht darin, daß man ein mit einer aktiven Flüssigkeit gequollenes Vinylchloridpolymeres den Spinndüsen zuführt, dieses gequollene Polymere durch die erwähnten' Düsen preßt, wol>ei man es auf eine höhere Temperatur, als der Siedepunkt der aktiven Flüssigkeit ist, bringt und einen Druck anwendet, der größer als der Dampfdruck dieser Flüssigkeit bei dieser Temperatur ist, und daß man die aktive Flüssigkeit aus den ausgepreßten Fäden unmittelbar nach ihrer Bildung durch Verdampfen oder durch Diffusion in einer Flüssigkeit entfernt.

Man hat beobachtet, daß, wenn man der Spinndüse ein maximal gequollenes Polymeres, das durch Kapillarwirkung eine zusätzliche Menge an aktiver Flüssigkeit enthält, zuführt, dieser Überschuß an aktiver Flüssigkeit sich beim Anpressen abscheidet, indem er ein häufiges Zerreißen der Fäden hervorruft.

Es ist infolgedessen zweckmäßig, die aktive Flüssigkeit nur in einer solchen Menge zu verwenden, daß sie höchstens gleich derjenigen ist, die das verwendete Polymere durch Quellung aufnehmen kann.

Im Falle die verwendete Flüssigkeit nicht eine einfache chemische Verbindung, sondern ein Gemisch mehrerer Komponenten ist,, versteht man unter der Siedetemperatur der Flüssigkeit die Temperatur, bei der das Sieden beginnt, welche entweder die Siedetemperatur der flüchtigsten Komponente oder eine mittlere Temperatur aller Komponenten oder auch, im Falle von einigen azeotropen Mischungen, eine Temperatur unterhalb des Siedepunktes der flüchtigsten Komponente oder eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes der am höchsten siedenden Komponente sein kann.

^! Die für die Durchführung der Erfindung ver- [ wendbaren Polyvinylchloride können auf jede bekannte Weise erhalten werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist von beträchtlichem Nutzen, da es die Umwandlung in Fäden, Fasern, roßhaarähnliche Fasern, Späne, Borsten usw. von solchen Polymeren gestattet, die besonders auf Grund ihrer zu hohen Molekulargewichte als wenig löslich oder unlöslich bekannt sind. Dieser letzte Punkt ist besonders bemerkenswert, da es bekannt ist,, daß gerade die Polymeren mit den höchsten Molekulargewichten die besten mechanischen Eigenschaften besitzen. Im übrigen erweitert das Verfahren ganz erheblich die Auswahl der für das Verspinnen geeigneten Flüssigkeiten.

Man hat beobachtet, daß diese so gequollenen Polymeren eine Plastizität erhalten, die es gestattet, sie leicht in Rohrleitungen mittels Pumpen oder jeder anderen geeigneten Vorrichtung zu befördern und selbst, sie zu filtrieren, wenn ihre Granulation genügend fein ist.

Den gequollenen Polymeren kann jedes Produkt, das geeignet ist, das Aussehen oder die Eigenschaften der erhaltenen Fäden, Fasern usw. zu modifizieren, zugegeben werden, z. B. kann man Plastifizierungsmittel,, Farbstoffe, Pigmente, Stabilisatoren, Substanzen mit antielektrischen Eigenschaften, verschiedene Füllstoffe usw. zugeben.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie zu beschränken.

95 Beispiel 1

Man verwendet ein Polyvinylchlorid, das ein Molekulargewicht von 20 000 hat, was man durch Anwendung der Gleichung von Staudinger:

-VJP- = Km. M

berechnet hat. Darin bedeutet η sp spezifische Viskosität, gemessen bei 20⁰ einer Lösung von 2 g/l des Polymeren in einem Lösungsmittel, das aus gleichen Volumina Aceton und Schwefelkohlenstoff besteht, Km Lösungsmittelkonstante (gleich 2,7 · IO""⁴), c Konzentration in Gramm je Liter, M Polymerisationsgrad.

Dieses Polymere löst sich selbst in der Siedehitze nicht in Trichloräthylen. Es kann die 3,,2-fache Menge seines Gewichtes an Trichloräthylen bei gewöhnlicher Temperatur absorbieren, ohne daß ein Absetzen nach mehrtägiger Aufbewahrung eintritt.

25 kg dieses Polymeren werdein in 75 kg Trichloräthylen verrührt.

Man erhält einen weißlichen Brei, ähnlich wie Kartoffelpüree. Diese Masse wird durch Apparaturen von solcher Feinheit filtriert, daß die Verunreinigungen zurückgehalten werden, die Polymergranulate jedoch hindurchgehen. Dann wird die Masse dem oberen Teil einer Trockenspinnvorrichtung zugeführt, die im wesentlichen aus einem Vorwärmer, einer Spinndüse und einer Wärmekammer besteht.

Die Masse wird in (Um Vorwärmer auf eine Temperatur von I2o° gebracht, dann mit Hilfe eines Druckes von ungefähr 30 kg durch die Spinndüse, die 72 Löcher von 0,10 mm Durchmesser besitzt, getriel>en.

Der unten aus der Spinnzelle herauskommende Faden passiert eine Einfettungsvorrichtung, dann wird er auf einer Haspel mit einer Geschwindigkeit von 150 m in der Minute aufgespult. Er hat einen Titer von 1200 Denier.

Dieser Faden wird anschließend einem Streckprozeß um 520 °/o in der bei der Erzeugung von Polyvinylchloridfäden üblichen Weise unterworfen. Nach dieser Streckung besitzt der Faden eine vorzügliche Bruchfestigkeit. Man erhält ähnliche Ergebnisse, wenn man an Stelle des Trichloräthylens Tetrachloräthan, Chloroform oder Methylenchlorid verwendet, die in dem oben angegebenen Sinne aktive Flüssigkeiten sind, während Tetrachlorkohlenstoff oder Perehloräthylen, die keine aktiven Flüssigkeiten sind, das Verspinnen nicht

gestatten. .

Beispiel 2

Man verwendet Polyvinylchlorid mit einem MoIekulargewicht von 50 000, das durch Anwendung der Staudingerschen Formel berechnet wurde. Dieses Polymere löst sich selbst in der Siedehitze nicht in Aceton, es kann jedoch bei gewöhnlicher Temperatur die dreifache Menge seines Gewichtes an Aceton ohne Absetzen durch Quellung absorbieren.

²3 kg dieses Polymeren werden bei gewöhnlicher

Temperatur mit 67 kg Aceton bis zur Erzielung einer weißlichen, durchscheinenden Paste geknetet, die sich unter dem Mikroskop als aus einer Unzahl von gequollenen Teilchen zusammengesetzt erweist. Diese Masse wird filtriert und dann bei einer Temperatur von 75⁰ unter einem Druck von 35 kg durch eine Spinndüse mit 36 Löchern von 0,10 mm in einer Trockenspinnapparatur gepreßt.

Nach der Streckung um 520% erhält man einen Faden mit vorzüglichen Eigenschaften.

Man erhält analoge Ergebnisse, wenn man an Stelle von Aceton Methyläthylketon oder Mischungen aus Aceton mit 15 bis 20 °/o Tetrachlorkohlenstoff oder Perehloräthylen verwendet, Mischungen, die aktive Flüssigkeiten im oben angegebenen Sinne sind. Man erhält auch gute Resultate, wenn man die gesponnenen Fäden in Wasser aufnimmt, das das Aceton durch Diffusion in flüssiger Phase extrahiert.

B e 1 s ρ 1 e 1 3

.Man verwendet Polyvinylchlorid mit einem Molekulargewicht von 18000, das man durch Anwendung der Staudingerschen Formel berechnet hat.

28 kg dieses Polymeren werden bei 45⁰ mit 72 kg Benzol, in dem das Polymere sich selbst in der Siedehitze nicht löst, bis zur Erzielung einer weißlichen Paste durchgeknetet. Diese Paste, welche einige Tage l>ei dieser Temperatur, ohne daß ein Absetzen eintritt, auflnnvahrt werden kann, wird mittels einer Pumpe zu einer Trockenspinnvorrichtung befördert, wo sie durch eine Spinndüse mit 24 Löchern von 0,08 mm Weite bei einer Temperatur von ioo° unter einem Druck von 25 kg gepreßt wird.

Nach der Streckung um'520⁰/o haben die erhaltenen Fäden vorzügliche mechanische Eigenschaften.

Beispiel 4

25 kg eines Polyvinylchlorid vom Molekulargewicht 25 000, das durch Anwendung der Staudingerschen Formel berechnet wurde, werden mit 25 kg Äthylacetat, in dem das verwendete Polymere sich selbst in der Siedehitze nicht löst, vermischt. Dieses Polymere kann bei gewöhnlicher Temperatur die dreifache Menge seines Gewichtes an Äthylacetat absorbieren, ohne daß ein Absetzen stattfindet. Die erhaltene Paste wird bei einer Temperatur von iio° und unter einem Druck von 40 kg/cm² durch eine Spinndüse mit 36 Löchern von 0,08 mm gepreßt.

X^Tach der Streckung um 340 °/o erhält man Fäden mit vorzüglichen mechanischen Eigenschaften.

Man erhält analoge Ergebnisse, wenn man an Stelle von Äthylacetat, Methylacetat, Butylacetat oder andere organische Flüssigkeiten verwendet, die keine Ester, wie Glyoxal, Dioxan oder Methyltetrahydrofuran usw., sind. Diese Flüssigkeiten sind aktive Flüssigkeiten im oben angegebenen Sinne.

Beispiel 5

Man verwendet Polyvinylchlorid mit einem Molekulargewicht von 17000, das man durch Anwendung der Staudingerschen Formel berechnet hat. Dieses Polymere absorbiert bei gewöhnlicher Temperatur durch Quellung 118 °/o seines Gewichtes an Toluol, ohne daß es jedoch in 'diesem Lösungsmittel löslich wäre. 45 kg dieses Polymeren werden mit 53 kg Toluol und 2 kg Bleistearat verknetet. Die erhaltene Masse wird kontinuierlich der Schnecke einer Strangpresse, deren Hauptteil auf 140⁰ und deren Kopfteil auf 130⁰ erhitzt ist, zugeführt und durch eine Spinndüse mitioLöchern von 0,5 mm Durchmesser gepreßt. Die erhaltenen Fäden werden getrocknet, dann um 300°/o gestreckt, was ihnen gute mechanische Eigenschaften verleiht.

Man erhält analoge Ergebnisse, wenn man andere aromatische im oben angegebenen Sinne aktive Flüssigkeiten verwendet, wie Xylol oder Äthylbenzol, während die gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffe oder gewisse Mischungen von aromatischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen, wie ein Gemisch aus 80 Volumprozent Benzol und 20 °/o Benzin, das von Polyvinylchlorid nur zu 93 % absorbiert wird, inaktive Flüssigkeiten sind und das Verspinnen nicht gestatten.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Herstellung von künstlichen Gebilden, wie Fäden, Fasern, künstliches Roßhaar oder Späne, aus Polyvinylchlorid, dadurch gekennzeichnet, daß man diese Polymeren mit einer solchen Menge nichtlösender Quellflüssigkeit behandelt, die wenigstens dem Gewicht des Polymeren und höchstens der vom Polymeren durch Quellung aufnehmbaren Menge ent-

   spricht, daß man sodann das gequollene, auf Temperaturen über den Siedepunkt des Quellmittels erhitzte Polymere unter einem Druck, der höher als der Dampfdruck der Ouellflüssigkeit ist, verformt und schließlich das Quellmittel durch Verdampfen oder durch Diffusion in einer Flüssigkeit aus den Formungen entfernt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man als Quellmittel eine einheitliche Flüssigkeit oder ein Gemsich von verschiedenen Flüssigkeiten verwendet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fäden während oder nach dem Spinnen einer Streckung unterwirft.

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