NO117367B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av fiberformede materialer.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til fremstilling av fiberformede materialer, f. eks. til bruk i tekstiler.

Det har vært foreslått å fremstille tekstilfibre ut fra tynne folier av polyvinylklorid, etterklorert polyvinylklorid, eller polystyren. Foliene skal først orienteres og deretter oppsplittes ved at der børstes eller gnis på dem, eller ved at de snoes. Der dannes derved skarpkantede, meget fine fibre eller tråder, da disse stoffer er sterkt spaltelige i orientert tilstand. Orienteringen av foliene foretas ved at de strekkes til flere ganger deres opprinnelige lengde i termo-elastisk tilstandsform, og strekningen deretter fikseres ved at det utspente materiale kjøles. Denne foreslåtte fremgangsmåte simplifiserer apparatur og arbeidsprosesser meget i forhold til de gjengse fiberfrem-stillingsmetoder.

Nå viser det seg imidlertid at materialer som er fremstillet etter denne frem-gangsmåten er mindre godt egnet til anvendelse i tekstiler. Den store spaltelighet i forbindelse med den skarpkantede form fibrene har, fører nemlig til at slitestyrken blir meget dårlig, og den skarpkantede form bevirker dessuten at fibrene sjenerer hudvev.

Etter den foreliggende oppfinnelse

fremstilles det fiberformede materiale av et krystallinsk høymolekylært stoff, f. eks. nylon i form av film eller folier, som orienteres med hovedsakelig parallelle kry-staller, og som deretter oppsplittes hovedsakelig parallelt med krystallretningen, og de nevnte mangler unngås ved at stoffet etter at krystallene er orientert og

under den påfølgende oppsplitning behandles med et svellemiddel. Det har nemlig vist seg, at oppsplitningen lykkes bare tilfredsstillende når sønderdelingen foretas under slike forhold at en omorientering av stoffet unngås.

Det har også vist seg at fibre som er fremstillet etter den foreliggende oppfinnelse i flere henseender har sterkt forbe-drede egenskaper i forhold til fibre som er dannet ved de gjengse metoder hvor der anvendes dyser. Dette vil fremgå av det følgende. Når de krystallinske høypolyme-risater orienteres, antar de, som bekjent, en indre fiberstruktur, slik at de, noget simplifisert uttrykt, kommer til å bestå av av av paralelle krystallinske fibriller, holdt sammen av en amorf matrix,. Fibrillenes tykkelse er i alminnelighet av størrelsesor-den et par mikrofon. De er hver især sammensatt av et stort antall krystallitter. Den amorfe matrix er bløtere enn de krystallinske fibriller, og jeg har funnet at en søn-derdelende behandling vil ha tendens til å fremkalle bruddet i de amorfe områder. Bruddflatene ved en oppslitning vil derved følge den indre struktur i stoffet, og de fremstillede fibre får derfor ikke skarpe kanter.

Sønderdelingen gjennomføres best på den måten at den krystallinske mikrostruk-tur frilegges helt eller ihvertfall i høy grad, uten at fibrillene rives over eller flosses nevneverdig opp. Man oppnår på den måten meget slitesterkt fibermateriale, for de krystallinske fabriller har en meget liten spaltelighet. Polyvinylklorid, etterklorert polyvinylklorid og polystyren danner ikke en fibrilstruktur som den beskrevne når de orienteres, men forblir homogent | oppbyg-get ned til omkring molekylnivået. Rønt-gendiagrammer av disse stoffer i [orientert tilstand viser, som kjent, kun en liten kry-stallinitet, og stoffene regnes derfor ikke med til de krystallinske høypolymerisater. For å avgrense oppfinnelsen skarpt, skal der ved betegnelsen «krystallinske [høypoly-merisater» her nettopp forstås høypolyme-risater som ved orientering kan bringes til å anta en struktur hvor fibrillare krystallinske områder veksler med mere amorfe områder. Naturligvis er ikke oppfinnelsen innskrenket til bruken av rene krystallinske høypolymerisater, men der kan også tilset-tes ikke-krystallinske bestanddeler, bare ikke i så stor mengde at den nevnte struktur ikke kan dannes.

Nylon er et særlig egnet stoff til anvendelse i oppfinnelsen. Ved «ny|lon» forstås i alminnelighet ethvert fiberdannende høypolymerisat som inneholder peptidbin-dinger i vesentlig mengde. Ethvert fiberdannende, krystallinsk høypolymerisat kan imidlertid brukes, og andre eksempler er polyvinylklorid, polyetylen og krystallinske terefthalater.

Fibre som er fremstilt etter oppfinnelsen har lignende trekkstyrke som fibre som er fremstilt av samme stoff gjennom dyser og som etterpå er koldtruk-ket, og de har i flere andre henseender langt bedre egenskaper enn de almindelig fremstillede kunstige fibre. Et vesentlig fremskritt er at deres tilbøyelighe^ til elek-trostatisk oppladning er betydelig mindre Dette har sikkert flere årsaker. Dels er fibrene omgitt av en amorf belegning, ford. oppsplitningen er forløpet i de amorfe områder, og denne amorfe belegning er mindre hydrofob enn det krystallinske stoff, dels vil der være hydrofile gruppjer i overflaten hvor molekylkjeder er blitt revet over, og endelig vil være noen avladning ved spissvirkning i oppsplitsete områder av overflaten. En annen vesentlig fordel er at friksjonen mellom de enkelte fibre i et snodd garn og mellom garnene i et vevet stoff blir større, fordi fiberoverflaten blir ru ved fremstillingen etter oppfinnelsen. Overflaten er allikevel ikke så ru at den sjenerer hudvev. Endelig har det vist seg at fibre som er fremstilt etter oppfinnelsen, virker mere varmeisolerende enn alminde-lige kunstfibre, fremstilt av samme stoff og i lignende tykkelse. Også det henger sann-synligvis sammen med overflatens ru karakter.

Det er noe skjematisert å beskrive kry-

stallinske, orienterende høypolymerisater som sammensatt av parallelle, krystallinske fibrillare områder og en amorf matrix. I virkeligheten er de krystallinske fibriller mere eller mindre snodd inn i hverandre, og har også direkte forbindelsespunkter innbyrdes, de krystallinske områder er ikke absolutt krystallinske, de amorfe ikke absolutt amorfe, og grensen mellom områ-dene er ikke helt skarp. Ved den foreliggende oppfinnelse er det imidlertid som regel fordelaktig å utføre orienteringen slik at fibrillene dannes så skarpt avgren-set som mulig. En slik tilnærmelse til den idealiserte struktur kan, som kjent, opp-nåes ved å foreta en strekning av stoffet i smeltet eller halvsmeltet tilstand, eller i form av en viskos oppløsning. I det siste tilfelle bør det foretas en varmebehandling etter at oppløsningsmidlet er fjernet for å øke krystalliniteten. Ved koldstrekning kommer strukturen til å ligge lenger fra det idealiserte bilde. Allikevel er der spe-sielle former for utførelse for oppfinnelsen hvor koldstrekning foretrekkes, særlig når der ønskes materiale hvor der er beholdt en meget utpreget sammenheng mellom fibrene, slik at fiberstrukturen nærmest degene-rerer til en høyporøs struktur.

Orienteringen kan forøvrig foretas etter velkjente fremgangsmåter og i velkjent apparatur. Den kan for eksempel utøves i direkte tilslutning til en extrudering, mens stoffet ennå er halvsméltet.

For å lette sønderdelingsprosessen er det hensiktsmessig at stoffet har form som et tynt folie eller en film. I og for seg kan oppfinnelsen også utføres på et materiale som er formgitt anderledes, og bl. a. har relativt tykke filamenter vært prøvet med godt resultat.

Det er i almindelighet mest hensiktsmessig å gjennomføre prosessene kontinu-erlig, idet stoffet formes, orienteres og fø-res inn i oppsplitningsapparaturet som en ubrutt bane.

Som antydet har det vist seg at søn-derdelingen av det orienterte stoff vanske-liggjøres ved at påvirkninger som skulle oppsplitte stoffet, har tendens til å ven-de orienteringsretningen. Oppsplitningen umuliggjøres, eller ihvert fall forringes kvaliteten av fibermaterialet betydelig hvis der ikke treffes særlige forholdsregler for å unngå omorienteringen. Derfor behandler man det orienterte stoff med et bløtgjø-ringsmiddel (svellemiddel), under eller in-nen oppsplitningen. Bløtgjøringsmidlet kan enten være en væske eller en luftart. Jeg har funnet at omorienteringstendensen kan elimineres helt når materialet svelles eller bløtgjøres sterkt ved en passende behandling. Samtidig blir den kraften som er nød-vendig for å foreta oppsplitningen, meget liten, mens stoffets strekkstyrke i orienteringsretningen ikke nedsettes vesentlig. Etter at bløtgjøringsmidlet atter er fjernet, vil trekkstyrken i denne retning overhodet ikke være forminsket, hvis behandlingen er gjennomført hensiktsmessig. Også i tilfelle hvor bløtgjøringsmidlet har vært fjernet fullstendig før sønderdelingsprosessen, har det vist seg at tendensen til omorientering har vært betydelig nedsatt så spalteligheten er blitt forøket.

Valg av bløtgjøringsmidler og av be-tingelser under bløtgj øringen avhenger ikke bare av hvilket stoff som skal behandles, men også av de særlige omstendigheter ved fremstillingsprosessene som helhet. Det vil imidlertid lett kunne treffes i hvert enkelt tilfelle på grunnlag av forsøk. Som eksempel kan det nevnes at orienterende bånd av polyetylen er blitt splittet opp etter å ha passert et 80° C varmt bad av cykloheksa-non: under oppsplitningen hadde det svel-lede materiale stuetemperatur. Et annet eksempel er at svellebehandlingen av poly-kaprolaktam kan foretas med maursyre-alkoholblandinger ved stuetemperatur.

Det er i mange tilfelle hensiktsmessig å utlute bløtgjøringsmidlet av det fibrilerte materiale i stedet for å tørre det bort da det ellers kan skje at fibrene kleber seg sammen. Den bløtgjørende behandling kan få materialet til å krympe etter orienteringsretningen, men dette synes ikke å ha noen innflydelse på spalteligheten. Krympnin-gen kan oppheves ved fornyet strekning, etter at bløtgjøringmidlet er fjernet, og den kan unngås ved at stoffet holdes utspent i orienteringsretningen mens det er under innflydelse av bløtgjøringsmidlet.

En meget velegnet måte til å oppsplitte det orienterende stoffet er å utsette det for et akustisk felt, etter oppfinnelsen. Det akustiske felt kan f. eks. dannes i det bad av svellemiddel som stoffet skal passere<*>). Valget av feltets frekvens og intensitet samt av behandlingstiden avhenger meget av det anvendte stoff, av folietykkelsen, av bløtgj øringen og av hvilken karakter man ønsker at fibrene skal ha, men disse stør-relsene vil lett kunne bestemmes ved for-<*>) Det kan være en fordel at stoffet under passasjen er klemt inn mellom to støtteflater, f. eks. to endeløse nettformete eller porøse bånd. søk i hvert enkelt tilfelle. Man skal som allerede nevnt, almindeligvis tilstrebe at den indre fibrillare struktur i det orienterte stoff blir nesten fullstendig frilagt uten at de krystallinske fibriller rives over eller oppflosses nevneverdig. Dessuten bør man unngå at de amorfe partier ekstraheres ved den akustiske behandling. De mest hen-siktsmessige frekvenser synes å ligge i om-rådet fra hørlig lyd til ca. 100 kilocycler, mens frekvenser over 500 kilocycler synes å være uanvendelige.

Oppsplitningen kan enten gjennomfø-res slik at der dannes adskilte enkeltfibre, eller der kan beholdes et større eller mindre sammenheng mellom fibrene, som så-ledes kommer til å danne et nettverk. Det siste er mest fordelaktig i de fleste tilfelle; det letter f. eks. fremstillingen av garn meget, og gjør også sammenhenget i garnet bedre.

Oppsplitningen kan også frembringes ved gnidning mellom to flater, i likhet med hva som kjennes fra det førnevnte forslag til fremstilling av fibermaterialer ut fra polyvinylklorid og liknende materialer. Sønderdelingen er dessuten blitt gjennom-ført med godt resultat under anvendelse av en slagmølle, og endelig ved å bringe et svellemiddel som var oppsuget i det orienterte stoff til å koke, mens stoffet ble holdt innspent mellom to kompakte plater, så at den utviklede damp drev fibrillene fra hverandre.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av et fiberformet materiale av høymolekylære stoffer, f. eks. til anvendelse i tekstiler, hvor et krystallinsk høymolekylært stoff, f. eks. nylon i form av film eller folier, orienteres med hovedsakelig parallelle krystal-ler, som deretter oppsplittes hovedsakelig parallelt med krystallretningen, karakterisert ved, at krystallretningen fikseres ved at stoffet etter at krystallene er orientert og under den påfølgende oppsplitning behandles med et svellemiddel.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved, at oppsplitningen foretas under anvendelse av et akustisk felt, for-trinsvis ved at stoffet passerer et bad som bestråles intensivt med hørlige lydbølger eller lavfrekvente ultralydbølger.