DE916458C

DE916458C - Verfahren zur Herstellung von Kunstfaeden

Info

Publication number: DE916458C
Application number: DEP244A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Loasby
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1943-03-10
Filing date: 1948-10-20
Publication date: 1954-08-12
Also published as: BE459044A; GB565282A; FR910838A; NL64060C

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 12. AUGUST 1954

ρ 244 VII 129a B

In der britischen Patentschrift 472051 ist ein Verfahren zur Herstellung von Fäden aus einem festen Äthylenpolymeren beschrieben, indem dieser Stoff im flüssigen Zustand unter solchen Bedingungen ausgepreßt wird, daß das Material unmittelbar, nachdem es in Fadenform übergeführt ist, fest wird.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Fäden u. dgl. aus einem festen Äthylenpolymeren durch Auspressen eines geschmolzenen Polymeren unter solchen Bedingungen, daß verbesserte Produkte erhalten werden und hohe Aufwickelgeschwindigkeiten möglich sind.

Gemäß der Erfindung werden Kumstfäden u. dgl. dadurch hergestellt, daß ein geschmolzenes Polyäthylen bei einer Temperatur zwischen 200 und 350⁰ mit einer Viskosität zwischen 200 und 2000 Poises durch eine Spinndüse ausgepreßt wird und die ausgepreßten Fäden alsdann durch eine Kammer geführt werden, deren oberes Ende in einem gewissen Abstand von der Spinndüse liegt und durch die ein Kühlgasstram von unten nach oben derart geleitet wird, daß das Kühlgas am oberen Ende der Kammer, ohne die Spinndüse zu beströmen, austritt. Die abgekühlten Fäden werden dann auf einer Walze aufgewickelt. Der Abstand der Düse von der Öffnung der Kammer beträgt etwa 45 cm. Die Kammer besteht vorzugsweise aus einem senkrechten Rohr, durch das das Kühlgas von unten nach oben strömt, wobei es an dem oberen Ende

in einer solchen Richtung abgeleitet wird, daß es nicht gegen die Spinndüse bläst.

Es ist zweckmäßig, die Fäden während des Aufwickeinseiner Kaltreckung zu> unterwerfen, beispielsweise mit Hilfe von Walzen, die mit verschiedenen Geschwindigkeiten umlaufen.

In der Zeichnung ist schematisch nand als Beispiel eine Ausführuingsform des den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahrens dargestellt. ίο Polyäthylen, das eine Schmelzviskosität von 700 Poises bei 290⁰ und einen Schmelzpunkt von ungefähr 120⁰ besitzt, wird zu Spänen verarbeitet von einer derartigen Größe, daß sie gerade durch ein Sieb einer Maschen weite von- 6,4 mm hindurchgehen. Diese Späne werden in einen Trichter r eingegeben, durch den mittels Rohre 2 und 3 Stickstoff hinduirchgeleitet wird, um in dem Trichter eine sauerstofffreie Atmosphäre zu schaffen. Die Späne fallen in eine Schmelzkammer 4, in der sie ao auf die erforderliche Temperatur gebracht werden, im vorliegenden Fall auf eine Temperatur von 315⁰. Die Erwärmung der Kammer 4 erfolgt mit Hilfe von Heizwicklungen 5. In dem Boden der Kammer 1 befindet sich ein Schmelzrost 6, der durch Aufwicklung eines Heizrohres zu einer offenen Spirale gebildet ist, durch welches ein Heizmediiuni strömt. Die Späne fallen auf diesen Rost 6 und werden hierbei geschmolzen, wobei das geschmolzene Polymere in einem Behälter 7 gesammelt und aus diesem durch eine Pumpe 8 abgezogen wird. Das geschmolzene Polymere wird durch ein Sandfilter 9 gepreßt und gelangt dann- durch eine Spinndüse 10, die mit fünfzehn Löchern versehen ist, von denen jedes einen Durchmesser von ο, 18 mm besitzt. Die so hergestellten Fäden gelangen dann in eine Kammer, die aus einem senkrecht stehenden Rohr 12 gebildet ist, dessen oberes Ende in einem Abstand von etwa 45 cm von der Spinndüse 10 entfernt ist. Die Enden des Rohres sind in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise abgedeckt und besitzen Öffnungen, die genügend groß sind, um die Fäden frei hindurchtreten zui lassen, aber nicht groß genug, um eine beträchtliche Menge Gas austreten zu lassen. Das Kühlgas wird in das 'Rohr 12 durch eine Rohrleitung 13 am unteren Ende eingeleitet und gelangt durch ein Lochsieb 14 in das Innere des Rohres. Das Gas streicht, wie durch die Pfeile angegeben, in dem Rohr mach oben und tritt aus dem Rohr durch die Schlitze 15 aus; diese Schlitze 15 sind an der Seite des Rohres angebracht, um au vermeiden, daß das Kühlgas gegen die Spinndüse 10 strömt. Auf diese Weise wird also die Oberfläche der Spinndüse durch das Gas nicht gekühlt, und gleichzeitig wird der Vorteil erreicht, daß die Spinndüse leicht zugänglich ist.

Um das Anspinnen zu erleichtern, ist in dem oberen Ende des Rohres 12 eine Düse 16 vorgesehen, durch die hierbei in dem Rohr 12 ein nach unten streichender Luftstrom erzeugt wird. Die Fäden werden durch eine Öffnung im Boden des Rohres 12 mittels einer Abzugsrolle 16 abgezogen, die mit einer linearen, Geschwindigkeit von 180 m pro Minute umläuft. Dann gelangen die Fäden über einen abgerundeten Stift 17 zu einer Streckrolle 18, die mit einer linearen Geschwindigkeit von 360 m pro- Minute umläuft. Der Faden läuft dabei über eine Führungsrolle 19 und dann auf eine Auifwickelspule 20. Infolge der größeren Lineargeschwindigkeit der Rolle 18 werden die Fäden um 100 0/0 kaltgezogen, wobei dieses Kaltziehen hauptsächlich um den Stift 17 herum stattfindet.

Auf diese Weise hergestellte Fäden, die einen Denier zwischen 185 und 230 haben, weisen eine Bruchdehnung von 80 bis 100 o/_o und eine Bruchfestigkeit von 0,9 g pro Denier auf. Bei Entspannung findet eine sofortige Schrumpfung· von 100 0/0 für vorherige Spannungen bis zu 300/0 statt; eine sofortige Schrumpfung von 5o<y₀ für eine 520/oige vorherige Spannung und eine 73%ige Schrumpfung nach 2 Minuten für eine vorherige 5 2 0/0 ige Spannung. Es könnian selbstverständlich auch Abänderungen des oben beschriebenen Verfahrens stattfinden. So können beispielsweise die Größe und Form der Kühlkammer geändert werden, ebenso auch die Richtung des Kühlgases, das quer zu der Spinnrichtung oder gleichgerichtet mit der Spinnrichtung verlaufen kann. Die Aufwickelgeschwindigkeit kann gemäß dem jeweils gesponnenen Denier geändert werden, ebenso gemäß der Viskosität des Polymeren. So sind * Spinngeschwindigkeiten bis zu 1260 m pro Minute möglich.

Die Arbeitstemperaturen und die Viskositätswerte können je nach dem Molekulargewicht des zur Verwendung gelangenden Polyäthylens geändert werden.

Im allgemeinen ist festzustellen, daß:, je höher das Molekulargewicht ist, um so größer die Festigkeit der hergestellten Fäden ist. Polyäthylen mit einem Molekulargewicht der Größenordnung von

15 000 hat, abhängig von der Molekulargewichtsverteilung, Viskositäten der Größenordnung von 500 bis 2000 Poises bei Temperaturen um 300°. Es ist praktisch, Polyäthylene zu verspinnen, welche Viskositäten der Größenordnung von 2000 bei der angegebenen Spinntemperatur besitzen, wobei die Spinngeschwindigkeit auf beispielsweise 240 m pro Minute verringert wird. Die Spinngeschwindigkeit kann über diesen Wert gesteigert werden, wenn die Temperatur auf über 300⁰ erhöht wird. Hierdurch wird die Viskosität bei der Ausgangstemperatur verringert. Sq ist festzustellen, daß, je höher das Molekulargewicht ist, uim so höher auch die Arbeitstemperatur sein sollte; jedoch wird diese innerhalb der durch die Zersetzuings temperatur gegebenen Grenzen und durch die Ausbildung der Apparatur bestimmt, um die Viskosität in einen praktisch brauchbaren Bereich au bringen. Bei Polyäthylenen mit einem Molekulargewicht von

16 000 bis 18 000 sollte die Temperatur ungefähr eine Größenordnung von etwa 750 besitzen, wobei die Viskosität 600 bis 2000 Poises beträgt. Die angegebenen Molekulargewichte werden nach dem von H. S taudinger . (Berichte der Deutschen Chem. Ges., 1934, Bd. 67, S. 1247) beschriebenen Verfahren bestimmt, das auf der Messung der

Viskosität einer Lösung des Polymeren beruht. Da dieses Verfahren nicht den Anspruch auf eine hohe Genauigkeit erhebt, sind die angegebenen Werte als Näherungswerte zu¹ betrachten.

Der Abstand des senkrechten Rohres von der Spinndüse kann je nach den praktischen Erfordernissen geändert werden, und es können auch Ableitbleche und ähnliche Vorrichtungen vorgesehen sein, um die Luft in geeigneter Weise abzulenken.

Die Größe der Spinndüsenlöcher kann verschieden sein. Als besonders zweckmäßig haben sich Lochdurchmesser zwischen 0,05 bis 0,5 mm erwiesen.

Zur Herstellung van Stapelfasern können die auf einer Spule aufgewickelten Fäden zerschnitten werden, oder sie können auch sofort nach ihrer Herstellung geschnitten werden, ohne sie erst auf eine Spule aufzuwickeln.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Kunstfäden u. dgl. aus Polyäthylen, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschmolzenes Polyäthylen bei einer Temperatur zwischen 200 und 350° mit einer Viskosität zwischen 200 und 2000 Poises durch eine Spinndüse ausgepreßt wird und die ausgepreßten Fäden alsdann durch eine Kammer geführt werden, deren oberes Ende in einem gewissen Abstand von der Spinndüse liegt und durch die ein Kühlgasstrom von unten nach oben derart geleitet wird, daß das Kühlgas am oberen Ende der Kammer, ohne die Spinndüse zu beströmen, austritt.

Angezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 481777.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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