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Verfahren zur Herstellung von künstlichen Fäden Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von künstlichen Fäden aus der Schmelze von thermoplastischen
Massen unter Druck und bei Temperaturen von über i _So'. Sie besteht darin, daß
Spinndüsen aus Glas oder Quarzglas verwendet werden.
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Es ist eigenartig, daß trotz der bei diesen Arbeitsweisen angewandten
hohen Temperatur, die über i5o bis 300° liegt, und bei den Drücken, die praktisch
um eine Zehnerpotenz höher liegen als bei den üblichen Spinnprozessen von Viskose,
Kupferoxyd-Ammoniakcelluloselösung u. dgl., gerade . Spinndüsen aus Glas oder Quarzglas
mit Erfolg angewandt werden können, weil die stark klebenden Flüssigkeiten nur infolge
der eigenartigen Oberflächenverhältnisse bei Glas oder Quarzglas mit den erforderlich
hohen Abzugsgeschwindigkeiten versponnen werden können, während bei Verwendung anderer
Baustoffe, wie Edelmetall, die Erreichung so hoher Abzugsgeschwindigkeiten nicht
möglich ist. Die erfindungsgemäße Verwendung von Glas-oder Quarzglasdüsen bietet
weiter den Vorteil, die bekannten Schwierigkeiten beim Anspinnen auf ein Nfinimum
zu verringern. Es muß nämlich beachtet werden, daß bei der Herstellung künstlicher
Fäden durch Auspressen irgendwelcher Flüssigkeiten. durch Düsen das Ergebnis des
Fertigerzeugnisses u. a. wesentlich von den Eigenschaften der Spinndüsen
abhängt.
Die Technik bedient sich zur Herstellung solcher Spinndüsen der verschiedensten
Werkstoffe. Vorzugsweise Edelmetallegierungen, wie solche aus Gold, Platin, Rhodium,
sind hierfür in Vorschlag gebracht worden. Auch Tantal und andere metallische Werkstoffe
hat die Technik zu diesem Zweck bereits benutzt. Die Vergütbarkeit solcher Legierungen
verleiht den daraus hergestellten Düsen eine hohe Härte und damit eine lange Lebensdauer,
wobei eine ausreichende Dehnung bzw. Elastizität sichergestellt ist.
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Ursprünglich hatte man bei der Herstellung von künstlichen Fäden aus
makromolekularen Lösungen Spinndüsen aus keramischen Baustoffen, insbesondere aus
Glas, benutzt. Solche Spinndüsen sind heute aus der Technik bei Verarbeitung von
Viskose als Spinnflüssigkeit praktisch verschwunden, weil sie sich als zu spröde
erwiesen haben. Als Düsen, die eine bedeutende Härte aufweisen und gegen Säuren
u. dgl. beständig sind, ist auch der Vorschlag gemacht worden, solche durch Bohren
und nachträgliches Härten durch Ausglühen aus Speckstein hergestellte zu verwenden.
Es ist nicht bekannt geworden, ob sich solche Düsen in der Technik bewährt haben.
Benutzt werden sie jedenfalls nicht, da die Technik heute fast ausschließlich mit
Düsen aus Edelmetall trotz des hohen Preises solcher Düsen arbeitet.
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Es hat sich nun gezeigt, daß die in der Kunstseidenindustrie zu hoher
Entwicklung gebrachten Spinndüsen aus metallischen Werkstoffen, vornehmlich den
genannten Edelmetallegierungen, sich dann nicht eignen,wenn man stark klebende Spinnlösungen
zu verarbeiten hat, insbesondere solche makromolekularer Stoffe, sei es in Lösungen,
Hydrosolen öder Organosolen.
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Hat man Schmelzen makromolekularer, durchPolymerisation oder Polykondensation
gewonnener Stoffe zu verspinnen, so versagen im allgemeinen alle auf der Metallbasis
aufgebauten Spinndüsen. Nachdem die Technik sich solchen Spinnlösungen zugewandt
hat, es sei hier vorzugsweise erinnert an die Spinnlösungen, die gewonnen werden
durch Auflösen von Kasein und anderen Eiweißstoffen in ihren Lösungsmitteln, an
die Spinnlösungen, die auf der Grundlage von Kohlenwasserstoffen, Polymerisaten
oder Kondensaten gewonnen werden, an Phenol- oder Kresolformaldehydharze (Phenolpaste),
Anilinharze, Phenolfurfurolharze, also Lösungen oder Schmelzen von Kunststoffen
auf der Grundlage von Phenolen und ihren Derivaten, ferner an Kunststoffe auf der
Grundlage von Carbamiden, solchen auf der Grundlage von Carbonsäuren, wie solche
durch deren Polymerisation gewonnen werden, wie Phtalatharze, 1Ialeinsäureester,
Bernsteinsäureester, Polymerisate von Aethylenderivaten, wie Monomere und Polymere
von Styrolen, Isobutylen, Vinylestern, V inyläthern, Vinylmethylketonen, Akrylsäure-
und Methakrylsäureverbindungen, aber auch Polymerisate und Abkömmlinge des Butadiens
und Isoprens und anderer makromolekularer Stoffe, Verbindungen der Isoprensäure
u. a. m., die heute in der Technik als Kunststoffgrundlagen benutzt werden, zeigt
es sich, daß die in der Kunstseidenindustrie, insbesondere bei Verwendung von Viskose
oder Kupferoxydammoniakcelluloselösung, benutzten Edelmetallspinndüsen praktisch
nicht mit Erfolg benutzt werden können. Es traten die größten Schwierigkeiten insbesondere
beim Anspinnen auf; die Löcher der Spinndüse wachsen zu und verkleben. Eine weitere
Folge ist, daß die Abzugsgeschwindigkeit des gesponnenen Fadens nur eine sehr geringe
sein kann, so daß man ein Verstrecken praktisch nicht durchführen kann. Hierzu kommt
noch, daß insbesondere beim Verspinnen von Schmelzen erhebliche Titerschwanikungen
bei Verwendung metallischer Spinndüsen auftreten.
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Früher ist schon ausgeführt worden, daß durch die erfindungsgemäße
Verwendung von Spinndüsen aus Glas oder Quarzglas es möglich ist, die Spinngeschwindigkeit
ganz wesentlich zu, erhöhen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß Glas von solchen stark
klebrigen Stoffen nur sehr wenig benetzt wird, wodurch es ermöglicht wird, den gesponnenen
Faden rasch abziehen zu können bei gleichzeitigem guten Anspinnen. Man kann hierbei
die zum Abziehen benötigte Kraft so bemessen, daß man praktisch an die Grenze der
Festigkeit des gesponnenen Fadens kommt. Bei Verwendung von Schmelzen kommt es äußerst
darauf an, daß die Wärmeleitfähigkeit der Spinndüsen gering ist, denn die als Schmelze
zu verspinnenden Kunststoffe haben vielfach einen sehr geringen Temperaturbereich,
in dem sie gesponnen werden können, d. h. in dem sie vom harten über den zähflüssigen
in den dünnflüssigen spinnbaren Zustand übergehen. Geht man mit der Temperatur nicht
hoch genug, so sind solche Spinnlösungen zu zäh, um überhaupt versponnen werden
zu können, geht man mit der Temperatur nur ein wenig höher, so läuft man Gefahr,
dadurch Zersetzungen herbeizuführen.
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Dies ist sehr eigenartig und läßt sich ohne weiteres nicht erklären.
Als Arbeitshypothese kann man sich vorstellen, daß die Oberflächenspannung der in
Rede stehenden, stark klebenden Stoffe wegen ihrer geringeren Viskosität im Verhältnis
zu sonstigen Spinnlösungen gerade in bezug auf glasige Baustoffe so günstig liegt,
daß die sonst so schädliche Sprödigkeit des Glases nicht schadet und gerade wegen
des günstigen Verhältnisses der Oberflächenspannung der in Rede stehenden Spinnflüssigkeiten
zum Glas oder Quarz ein glattes Abscheiden, ohne daß Verstopfungen auftreten, möglich
ist.
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Bei Verwendung von Spinndüsen aus den genannten Baustoffen mit den
in Rede stehenden Spinnlösungen ist es möglich, Spinndüsen zu verwenden, bei denen
der Abstand der einzelnen Spinnlöcher nur das Drei- bis Fünffache des Lochdurchmessers
beträgt. Im Gegensatz dazu muß man bei Versuchen, klebende Flüssigkeiten aus Metalldüsen
zu verspinnen, zu viel größeren Lochabständen gehen.
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Die Wärme- und elektrische Leitfähigkeit des erfindungsgemäß zu verwendenden
Baustoffs dürfte der Grund dafür sein, daß die beim Verspinnen der in Rede stehenden
Flüssigkeiten durch Metalldüsen
so störenden elektrischen Spannungen
nicht auftreten. Es war nicht vorauszusehen, daß es möglich ist, eine stark klebende
Flüssigkeit durch die so spröden Glasdüsen spinnen zu können. Es war anzunehmen,
daß infolge der großen Klebkraft, die beispielsweise bei Vinylverbindungen sogar
zur Herstellung von -'erbundkörpern aus Glas benutzt wird, ein sofortiges Verstopfen
bzw. Zerspringen der Düse eintreten würde. Eigenartigerweise tritt dies aber nicht
ein, es verstopfen sich zwar Metalldüsen, während solche aus Glas klar bleiben und
man sogar mit erhöhter Spinngeschwindigkeit arbeiten kann.