DE2237285C2

DE2237285C2 - Verfahren zur Herstellung von diskontinuierlichen Fibrillen

Info

Publication number: DE2237285C2
Application number: DE2237285A
Authority: DE
Inventors: Carlo Castiglioncello Raganato; Georges Vilvoorde Voituron
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 1971-08-06
Filing date: 1972-07-28
Publication date: 1985-03-07
Also published as: AU4514572A; JPS568123B1; ATA676372A; ZA725286B; BR7205240D0; CH562887A5; NL7210518A; RO61753A; ES404590A1; AR194260A1; LU63673A1; CA1049213A; DD100499A5; DE2237285A1; FR2148449A1; AT335039B; BE787032A; TR17492A; IT963504B; PL82153B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von diskontinuierlichen Fibrillen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 19 34 541 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern aus thermoplastischen Kunststoffen bekannt. Hierbei wird zunächst ein strangförmiges Gebilde aus geschmolzenem Kunststoff vor dem Austritt aus einer Düse und in der Fließrichtung des Kunststoffs einer Vororientierung unter Realisierung einer Reihe besonderer Parameter unterzogen. Hierzu gehören das Aufheizen des Kunststoffstrangs auf eine Temperatur, bei der der Kunststoff eine ganz bestimmte Viskosität besitzt, eine bestimmte Querschnittsgestaltung des Kunststoffstrangs, das Einwirkenlassen einer Schubspannung auf die Oberfläche des Strangs, wobei zwischen den Bedingungen dieser Parameter noch bestimmte Zusammenhänge erfüllt sein müssen. Schließlich wird der vororientierte Strang mittels eines Hilfsfluidstroms zerfasert, für dessen Einwirkung wiederum bestimmte Kriterien zu erfüllen sind, nämlich das Einwirkenlassen des Stroms in einem Abstand von 5 bis 100 mm vor der Düsenmündung und das Einwirkenlassen des Stroms nach Teilkühlung des Kunststoffstrangs mittels eines Hilfsgases. Dieses insgesamt sehr aufwendige Verfahren macht im übrigen die vorausgehende Aufschmelzung des Kunststoffs erforderlich.

Bei dem aus der J P-AS 44/7 728 bekannten Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung wird von einem schlechten Lösungsmittel Gebrauch gemacht, nämlich einem solchen, daß das Polymere erst beim Erhitzen aufzulösen vermag. Die Verwendung eines solchen Lösungsmittels führt jedoch auch bei der notwendigen hohen Lösungstemperatur keinesfalls zu der Ausbildung einer Zweiphasenmischung, vielmehr stellt das nach der Lösung vorliegende Verfahrenssubstrat ausschließlich eine Zweikomponentenmischung dar. Das im Rahmen dieser bekannten Verfahrensweise verwendete Zusatzfluid besteht in einem zum Herauspressen der Zweikomponentenmischung parallelen Gasstrom sehr hoher Geschwindigkeit, der im übrigen eine Temperatur oberhalb der Temperatur der Zweikomponentenmischung aufweisen muß. Bei einer Auspreßgeschwindigkeit der Zweikomponentenmischung von 30 ml/min wird beispielsweise mit einer Geschwindigkeit des Zusatzfluids von 170 m/s bei einer Temperatur von 280^s C gearbeitet Der mit hoher Geschwindigkeit fließende Strom des Zusatzfluids wirkt beim Hineinspinnen der Zweikomponentenmischung wie eine Art Zerhäcksler auf das im Entstehen begriffene Gespinst mit der Folge, daß das ja

to noch weiche Gespinst von den Zusatzfluidstrompartikeln zerstückelt, zerissen oder dergleichen wird mit der Foige der Ausbildung kurzer Gespinststücke, nämlich kurzer Fibrillen.

Schließlich ist aus der US-PS 30 81 519 ein Verfahren zur Herstellung eines garnartigen, mehrfasrigen Strangs bekannt, der gelegentlich auch als fibrillierter Plexus bezeichnet wird, jedenfalls dennoch nicht mit kurzen Fibrillen vergleichbar ist Es handelt sich bei dem Verfahrensprodukt nämlich um ein durchgehendes Spinnprodukt, dessen einzelne Fasern verhältnismäßig ungeordnet im Plexus vorliegen und sich durchgehend über dessen Länge erstrecken, also praktisch unbegrenzt lang sind. Im Rahmen dieser bekannten Verfahrensweise wird von einer homogenen Lösung eines Polymers in einer Flüssigkeit Gebrauch gemacht, wobei die Flüssigkeit offenbar nicht einmal immer ein Lösungsmittel für das Polymere sein muß, jedenfalls nicht unterhalb des Siedepunkts. Wesentlich für die Durchführbarkeil dieser verbekannten Verfahrensweise ist jedoch die unbedingt notwendige Homogenität der Lösung aus dem Polymeren und der Flüssigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs hinsichtlich seiner Gattung bezeichnete vorbekannte Verfahren so auszubilden, daß nicht mehr eine an der Durchführung des Verfahrens beteiligte Komponente, nämlich das Zusatzfluid. im Anschluß an das Entspannen der Zweikomponentenmischung auf das Entspannungsprodukt zur Bildung kurzer Fibrillen einwirkt, sondern daß das Entspannungsprodukt unmittelbar in kurzen Fibrillen besteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist aus dem einzigen Unteranspruch zu ersehen.

Unter der Ausdrucksweise kurze, diskontinuierliche oder endliche Fibrillen sind im Rahmen dieser Beschreibung längliche, fibrillenartige Strukturen zu verstehen, die 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 cm und ihr Durchmesser ungefähr von 0,01 bis 5 mm. Die spezifische Oberfläche dieser Produkte liegt oberhalb 1 m²/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 F.insatz eines beliebigen Polymeren, welches in Fadenform überführt werden kann, durchgeführt werden.

Unter den anwendbaren Polymeren sind z. Ii. die Polyolefine wie Polyäthylen, Polypropylen, Äthylcn-Propylen-Copolymerisate, Polyisobutylen; die Polyamide, die Polyester, die Polyurethane, die Polycarbonate, die vinylartigen Polymere wie Polyvinylchlorid, gegeben-

falls auch nachchloriertes Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, die Acrylpolymeren wie die Homopolymerisate und die Copolymerisate von Acrylnitril; wobei diese Aufzählung natürlich nicht vollständig ist

Üblicherweise werden jedoch kristallisierbare Polymere eingesetzt, deren mittels Röntgenstrahlenbeugung gemessener Kristallinitätsgrad wenigstens 10% und insbesondere wenigstens 20% beträgt da das Verstrecken, dem die Polymerisate unter der Einwirkung der beim plötzlichen Entspannen freigesetzten Dämpfe ausgesetzt sind, ihnen eine orientierte Struktur und ganz besonders verbesserte mechanische Eigenschaften erteilt

Von diesen Polymeren ergeben die Polyolefine wie Polyäthylen mit hoher Dichte, isotaktisches Polypropylen und isotaktisches Poly-4-methylpenten-(l) die be- is sten Ergebnisse.

Das Lösungsmittel wird in Abhängigkeit sowohl von de.n eingesetzten Polymeren als auch von den im folgenden aufgeführten Kriterien ausgewäh't. Das Lösungsmittel soll nicht mehr als 50 g/l und insbesondere weniger als 10 g/l an Polymerem unter normalen Temperatur- und Druckbedingurigen, d.h. 2O⁰C und 1 at, auflösen. Darüber hinaus soll es bei Normaldruck eine Siedetemperatur von mehr als 20°C und insbesondere mehr als 4O⁰C unterhalb der Schmelz- oder Plastifikalionstemperaturdes eingesetzten Polymeren aufweisen. Darüber hinaus muß es die Ausbildung einer flüssigen Zweiphasenmischung bei Betriebsbedingungen unmittelbar vordem 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 unlerwirft. beobachtet man, daß die Mischung in Form einer einzigen, flüssigen, homogenen Phase 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 Polymeren 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 notwendig, 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 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 300⁰C und insbesondere zwischen 125 und 250° C

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. Normalerweise werden Mischungen verwendet, welche 10 bis 300 g Polymerisat pro kg der Mischung und insbesondere 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 bei atmosphärischem Druck liegenden Wert, z. B. auf einen Druck unterhalb 3 kg/cm² absolut, in einer sehr kurzen Zeitspanne typischerweise 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. Normalerweise werden jedoch Spinndüsen angewandt, deren zylindrische öffnungen einen Durchmesser zwischen 0,1 und 3 mm und insbesondere zwischen 0,1 und 1 mm aufweisen und deren Verhältnis Länge/Durchmesser zwischen 0,1 und 10 und insbesondere 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, fibrilliertc

Struktur ausüben. Insbesondere muß die Verwendung eines Fluids, welches bei Umgebungstemperatur eine auflösende quellende Wirkung auf das eingesetzte Polymere ausübt, vermieden werden.

Wie bereits zuvor beschrieben, kann das angewandte Fluid ein beliebiges Fluid sein. Insbesondere wurden ausgezeichnete 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 aber 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 typischerweise zwischen 20⁼C und der Siedetemperatur des Fluides beim Arbeitsdruck, d. h. bei seinem Injektionsdruck.

Wenn das Zusatzfluid eine Flüssigkeit ist, befindet sich seine Temperatur i. a. 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 0,3 und 10 variieren. Typischerweise beträgt es 0,7 bis 5 und insbesondere 1 bis 3.

Das Zusatzfluid kann in die flüssige Zweiphasenmischung entweder vor der plötzlichen Entspannung oder während dieser Entspannung vor deren Abschluß 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 Fall wird das Zusatzfluid in die flüssige Zweiphasenmischung während ihres Durchtrittes quer durch die Entspannungsöffnung injiziert.

Die Aufenthaltszeit, des Zusatzfluides in der Entspannungsvorrichtung liegt typischerweise unterhalb von 2 see. Die besten Ergebnisse werden erreicht, wenn die Aufenthaltszeit unterhalb 5 ■ 10-'und insbesondere un-

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

Im folgenden wird eine physikalische Erklärung für die Erscheinungen versucht, weiche 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 Polymerem in Emulsion in einem Stoff, der durch eine kontinuierliche Lösung mit geringer Konzentration an Polymerem gebildet wird.

Gemäß den bekannten Arbeitsweisen bewirkt jedes dieser Tröpfchen oder dieser Bläschen bei der plötzlichen Entspannung 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 isi. wahr-IQ scheinlich die Wirkung hat, daß der die Tröpfchen oder Bläschen in Suspension in dieser erwähnten Phase ι rennende Abstand vergrößert wird, um auf diese Weise eine gewisse Heterogenität im Inneren der Mischung aus zwei flüssigen Phasen auszubilden und um zu einer

;5 nachfolgenden Entspannung von intermittierender An 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 normalerweise durch ihren Durchtritt durch eine Spinndüse herbeigeführt.

Diese Spinndüse kann von derselben Art sein, wie sie in dem Verfahren der belgischen Patentschrift 5 68 524 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.

so Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden näher anhand vor. 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 von 1,5 mm angeordnet ist. deren Funktion darin besteht, daß das Gemisch aus PoIy meren und Lösungsmittel einen ausreichenden Druckverlust erleidet, um die Bildung eines Systems mit zwei flüssigen Phasen hervorzurufen.

Zwei Injektionskanäie 3 für Zusatzfluid mit einem Durchmesser von 1,5 mm münden in einem Winkel λ 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 EI.TEX 54 001) 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°C bei 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/cm² und einer Temperatur von 20⁰C mit einem Durchsatz von 80 NmVh injiziert.

Die plötzliche Entspannung am Ende des Kanais 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 bis 6 mVg besitzt. Die Erzeugung an Fibrillen beträgt 3 kg/h.

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

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 F i g. 2 und 3 der Zeichnung wiedergegebene Hpinndüse eingesetzt.

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

Zur beseeren 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 mm Durchmesser, in welche das Gemisch aus Polymeren und Lösungsmittel tangential durch eine Vorenispannungsdüse 8 mit einem Durchmesser von 1.5 mm injiziert wird. Die öffnung für die plötzliche Entspannung besitz.t 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 ! befindet. Der Durchsatz beträgt 5 kg Polymeren pro Stunde.

Durch die Düse 5 wird kontinuierlich Stickstoff unter einem Druck von 50 kg/cm² und mit einer Temperatur von 20"'C bei einem Durchsatz von 35 NmVh injiziert.

Die plötzliche Entspannung der Mischung am Ende der Spinndüse bewirkt die Ausbildung von diskontinuierlichen oder endlichen Fibrillen, 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 Fig.4 der Zeichnung im Aufriß und im Schnitt wiedergegebene Spinndüse verwendet.

Zur besseren Übersicht sind die verschiedenen Bauelemente der im Maßstab 1 :1 gez.eichneten Spinndüse in voneinander getrennter Anordnung wiedergegeben.

Wie sich aus der Figur ergibt, umfaßt die Spinndüse eine Vorentspannungskammer 9, 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 ZusatzHuidcs eine Wirbelbewegung hervorzurufen.
Diese Kammer ist tangential mit einem Leitungssystern 12 von 4 mm Durchmesser für die Injektion des Zusatzfluides verbunden.

Unter der Vorentspannungskammer befindet sich die öffnung 13 für die plötzliche Entspannung, welche einen Durchmesser von 2 mm und eine Länge von 1 mm aufweist. Diese Öffnung kann gegebenenfalls durch ein Ventil mil einstellbarer öffnung ersetzt werden.

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 entgegengcsetzten Sinn.

Durch diese Spinndüse wird eine Mischung aus Polyäthylen hoher Dichte (Warenbezeichnung ELTEX 54 001) und Hexan, welches sich auf einer Temperatur von 190⁰C befindet und eine Konzentration von 160 g Polymerem pro kg der Mischung erhält, durchtreten gelassen. Der Druck dieser Mischung wird so geregelt. daß ihr Druck in der Vorentspannungskammer 40 kg/ cm² beträgt, bei diesem Druck weist die Mischung zwei flüssige Phasen auf.

Durch das Leitungssystem 12 wird gleichzeitig Wasser unter einem Druck von 42 kg/cm² und mit einer Temperatur von 19O⁰C 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.

Beispiel 4

Es 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 17 MO der Ciba-Geigy) stabilisiert war. Dieses Gemisch, welches sich in der Vorentspannungskammer 1 auf einem Druck von 70 kg/cm² und auf einer Temperatur von 165⁰C 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 30 kg Polymeres pro Stunde.

Durch das Leitungssystem 3 wird gleichzeitig Stickstoff mit einem Druck von 70 kg/cm² und einer Temperatur von 25⁰C mit einem Durchsatz von 50 NmVh injiziert.

Die plötzliche Entspannung des Gemisches am Ende des Kanales 4 ruft die Ausbildung von diskontinuierlichen bzw. endlichen Fibrillen hervor, deren Länge in der Größenordnung von 5 mm liegt und deren spezifische

Oberfläche die Größenordnung von 5 bis 10m²/g besitzt. Die Erzeugung an Fibrillen beträgt 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 SoI-vic 228), welches mit dem in Beispiel 4 genannten Zinnstabilisator stabilisiert war, und Dichloräthan injiziert. Dieses Gemisch, welches in der Vorentspannungskammer 7 mit einem Druck von 70 kg/cm² und auf einer Temperatur von 170°C vorliegt, besitzt eine Konzentration von 200 g Polymeren pro kg der Lösung. Der Durchsatz beträgt 45 kg Polymeres pro Stunde.

Durch die Düse 5 wird gleichzeitig und kontinuierlich Dichloräthan, welches auf 170" C erwärmt ist und sich unter einem Flüssigkeitsdruck von 70 kg/cm² befindet, injiziert, wobei der Durchsatz 300 l/h beträgt.

Die plötzliche Entspannung des Gemisches am Ausuittsende der Spinndüse bewirkt die Ausbildung von diskontinuierlichen oder endlichen Fibrillen, deren Länge von 5 bis 15 mm variiert und deren spezifische Oberfläche von 5 bis 10 m²/g variiert. Die Erzeugung an Fibrillen beträgt 45 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 Methylchlorid durchtreten gelassen, welches sich auf einer Temperatur von 180⁰C 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/cm² beträgt, bei welchem Druck das Gemisch in Form 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 20⁰C und einem Druck von 40 kg/cm² injiziert.

Beim Arbeiten unter diesen Bedingungen werden pro Stunde 5 kg Fibrillen erhalten, welche eine Länge von 5 mm oder weniger und eine spezifische Oberfläche von 15 m^J/g besitzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von diskontinuierlichen Fibrillen, durch plötzliches Entspannen einer flüssigen Zweikomponentenmischung aus geschmolzenem Polymeren und Lösungsmittel, welche sich auf erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck befinden, unter sofortiger Verdampfung des Lösungsmittels und Verfestigung des Polymeren, wobei bei der Entspannung ein Zusatzfluid auf die Zweikomponentenmischung einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß als Zweikomponentenmischung eine Zweiphasenmischung der plötzlichen Entspannung ausgesetzt wird, und daß das Zusatzfluid unter hohem Druck in die flüssige Zweiphasenmischung eingeführt wird, bevor die Entspannung abgeschlossen ist.

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