DE2630612A1 - Verfahren und anlage zur herstellung von polyolefinfasern - Google Patents

Description

Zusatz au Patent ... (Patentanmeldung P 25 02 458.2)

. Die Erfindung bezieht sich auf ein VerÄhren zur Herstellung von Polyolefinfasern aus einer Lösung des geweiligen Polyolefins in einem Verdünnungsmittel, ferner auf eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens sowie die Verwendung der Polyolefinfasern bei der Papierherstellung und die so gewonnenen Papiere.

Gegenstand der Erfindung ist also eine weitere Verbesserung des Vorschlages nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 02 4-58.2). Danach wird bei der Herstellung von Polyolefinfasern aus einer Lösung des jeweiligen Polyolefins in einem Verdünnungsmittel so verfahren, daß man die Lösung mit einer Geschwindigkeit höher als eine kritische Geschwindigkeit durch ein Rohr oder ein Rohrbündel hindurch-

609886/0753

ORIGINAL INSPECTED

strömen läßt -und die Temperatur der Lösung mindestens in einem Abschnitt des Rohres bzw. des Rohrbündels in einer für die Lösung kritischen Temperaturzone hält, worauf die im Rohr bzw. im Rohrbündel gebildeten Fasern vom flüssigen Verdünnungsmittel getrennt werden.

Die Lösung kann durch das Rohr bzw. durch das Rohrbündel unter isothermen bzw. quasi-isothermen Bedingungen hindurchströmen gelassen werden, wobei die Lösung in das Rohr bzw. in das Rohrbündel mit einer Temperatur innerhalb der kritischen Temperaturzone eingeführt wird. Statt dessen kann die Lösung durch das Rohr bzw. durch das Rohrbündel auch durchströmen gelassen werden, ohne daß isotherme Bedingungen aufrecht erhalten werden, so daß die Temperatur der Lösung entlang des -^ohres bzw. des Rohrbündels in Strömungsrichtung abfällt. Dabei wird die Lösung in das Rohr bzw. in das Rohr-; bündel mit einer Temperatur höher als die obere Grenze der kritischen Temperaturzone eingeführt.

Es kann eine Lösung mit 0,5 bis 10 Gewichtsteilen Polyolefin je 100 Gewichtsteilen Verdünnungsmittel verwendet werden, wobei die Lösung ein im Verdünnungsmittel lösliches Hilfsmittel zur Vikositatserhöhung der Lösung und/oder ein im Verdünnungsmittel unlösliches lasermaterial enthalten kann. Vorzugsweise wird Polyäthylen mit einer Dichte größer als 0,935 als Polyolefin eingesetzt, wobei im Falle der Verwendung eines Hilfsmittels zur Viskositätserhöhung der Lösung das Hilfsmittel in einer Menge von 0,1 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polyäthylen, in der Lösung vorliegen soll.

Es kann eine polypropylenhaltige Lösung verwendet werden. Als Verdünnungsmittel ist insbesondere Hexan, Zyklohexan oder ein Xylolgemisch in Betraeht gezogen.

609886/0753

Die so hergestellten Fasern bzw. Fasergemische werden vorzugsweise zur Papierherstellung auf an sich bekannte Art und Weise verwendet. Die auf diese Weise erhaltenen Papiere sind ebenfalls Gegenstand des Patentes ... (Patentanmeldung P 25 02 458.2).

Zur Durchführung des geschilderten Verfahrens ist im Patent ... (Patentanmeldung P 25 02 458.2) eine Anlage in Vorschlag gebracht, welche einen Behälter zur Lösung des jeweiligen Polyolefins im jeweiligen Verdünnungsmittel, eine Pumpe zum Umwälzen der erhaltenen Lösung, ein Rohr oder ein Rohrbündel mit einem Querschnitt kleiner als derjenige der Speiseleitung der Pumpe und einen Behälter zur Trennung der Fasern vom flüssigen Verdünnungsmittel aufweist. Dem Behälter zur !Trennung der Fasern vom flüssigen Verdünnungsmittel kann ein Behälter zur Aufnahme der die gebildeten Fasern enthaltenden Lösung vorgeschaltet sein. Der Behälter zur Trennung der Fasern vom flüssigen Verdünnungsmittel kann ein Gitter zum Abfiltern des Verdünnungsmittels aufweisen. Ferner kann er durch eine Leitung zur Rückführung eines Teils des Verdünnungsmittels mit der Speiseleitung der Pumpe verbunden sein. Das Rohr bzw. das Rohrbündel kann zur vollständigen oder annähernd vollständigen Vermeidung von Wärmeverlusten isoliert oder aber als Wärmeaustauscher zur Kühlung der Lösung ausgebildet sein. In beiden Fällen kann eine Kühleinrichtung für die Lösung zwischen dem Behälter zur Lösung des Polyolefins im Verdünnungsmittel und dem Rohr bzw. dem Rohrbündel vorgesehen sein.

Es hat sich herausgestellt, daß in bestimmten Fällen das Verfahren nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 02 4-58.2) nicht nur zu autonomen und voneinander wohl getrennten Fasern führt, sondern sich in dem Rohr bzw. Rohrbündel, wo die Fasern ausgefällt werden, auch zufällige Agglomerationen dieser

609886/0753

Fasern bilden können. Dies ist möglicherweise auf die unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten der Polyolefinlösung einerseits und der ausgefällten Fasern andererseits zurückzuführen. Die bereits gebildeten lasern haben kaum Zeit zu zirkulieren, wenn schon andere Fasern ausfallen, und es ergeben sich mitunter faserbündelartige Gebilde. Diese Ursachen des festgestellten Phänomens werden jedoch lediglich vermutet.

Fallen solche Faserbündel an und werden aus dem gewonnenen Fasermaterial synthetische Papiere hergestellt, dann weisen auch diese Faseragglomerate auf, welche üblicherweise als Ehötchen bezeichnet werden und unerwünscht sind, weil sie ein heterogenes Aussehen und eine heterogene Qualität des Papiers hervorrufen.

Wie erwähnt, sind bei dem Verfahren gemäß Patent (Patentanmeldung P 25 02 4-58.2) insbesondere Hexan, Zyklohexan oder ein Xylolgemisch als Verdünnungsmittel in Betracht gezogen. Diese Verdünnungsmittel erfordern die Verwendung druckfester Geräte, sind verhältnismäßig teuer und manchmal auch sehr giftig, was insbesondere bei benzolischen Verdünnungsmitteln der Fall ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Vorschlag nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 02 4-58.2) weiterzuverbessern, insbesondere im Einblick auf die Vermeidung der geschilderten Schwierigkeiten und Nachteile, so daß also gut dispergierte Fasern gewonnen werden bzw. das Erfordernis der Verwendung druckfester Geräte sowie verhältnismäßig teurer und ggf. giftiger Verdünnungsmittel wegfällt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher durch die

609886/0753

im kennzeichnenden Teil des Häuptanspruchs und/oder des Anspruchs 5 angegebenen Merkmale charakterisiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 4- und 6 bis 12 gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäß hergestellten Polyolefinfasern bzw. !Fasergemisch^, welche Polyolefinfasern enthalten, sind insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Papier auf an sich bekannte Art und Weise geeignet. Diese Verwendung ist Gegenstand des Anspruchs 13, die entsprechend hergestellten Papiere sind Gegenstand des Anspruchs 14·.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in einer Anlage durchgeführt, welche im Anspruch 15 gekennzeichnet ist. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Anlage sind in den Ansprüchen 16 bis 18 gekennzeichnet.

Zur Erzielung gut dispergierter Pasern ist es, ausgehend "vom Vorschlag nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 02 4-58.2), vor allem wesentlich, in demjenigen Rohrbzw. Rohrbündel ab schnitt, wo die Temperatur der Lösung in einer für die Lösung kritischen Temperaturzone gehalten wird und die Fasern ausfallen, mindestens eine Verengung vorzusehen. Unter Verengung ist in diesem Zusammenhang eine Verminderung des Durchströmquerschnitts für die Polyolefinlösung zu verstehen, wozu das bzw. jedes die Lösung führende Rohr mit einer konischen Düse versehen werden kann, oder aber in dem bzw. jedem die Lösung führendem Rohr ein Diaphragma oder ein sehr kurzes Rohr mit einem Innendurchmesser kleiner als derjenige des lösungsführenden Rohres angeordnet werden kann. Auch können mehrere dieser Organe miteinander kombiniert werden, insbesondere eine mit Öffnungen versehene Platte verwendet werden, welche dieselbe Wirkung hat, wie mehrere Diaphragmen.

60 988 6/07 53

Um die mit den beim Verfahren nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 02 458.2) in Betracht gezogenen Verdünnungsmitteln verbundenen Schwierigkeiten zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, als Verdünnungsmittel einen oder mehrere, miteinander vermischte, gesättigte Kohlenwasserstoffe zu verwenden, wobei der Kohlenwasserstoff bzw. das Kohlenwasserstoffgemisch bei Umgebungstemperatur fest ist. Vorzugsweise weist das Verdünnungsmittel einen Schmelzpunkt niedriger als derjenige des Polyolefins auf, insbesondere einen Schmelzpunkt zwischen 30 und 100° C. Dabei kann es sich um ein von der Roherdölraffinierung herrührendes "Paraffin" oder "Wachs" handeln, welches einen Schmelzpunkt zwischen 45 und 66 bzw. zwischen 66 und 90° C aufweist.

Es ist bereits bekannt, Lösungen von Polyolefinen in einem solchen Verdünnungsmittel Scher einwirkungen auszusetzen (Artikel "studies of polyethylene Shish Kebab Structures" von W. GEORGE und P. TUCKER in "Polymer Engineering and Science", Juni 1975, Band 15, BTr, 6, Seiten 451 bis 459). Dabei handelt es sich jedoch um ein einfaches, mechanisches Scheren zwischen zwei Klingen oder dünnen Platten, nicht jedoch um eine Strömung in einem Rohr oder einem Rohrbündel entsprechend dem Vorschlag nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 02 458.2).

Im vorliegendem Zusammenhang haben die verwendeten Begriffe dieselbe Bedeutung, wie beim Vorschlag nach Patent (Patentanmeldung P 25 02 458.2). So entspricht insbesondere die Zone kritischer Temperaturen, in welcher die Fasern ausfallen, der im Patent ... (Patentanmeldung P 25 02 458.2) definierten Temperaturzone.

Wie dort angegeben, handelt es sich bei der kriti- ; sehen Temperaturzone um einen Bereich von Temperaturen nie-

609886/0753

driger als die Lösungstemperatur des jeweiligen Polyolefins in geschmolzenem Zustand in einem Verdünnungsmittel. Darunter ist diejenige Temperatur zu verstehen, bei welcher im Verdünnungsmittel eine makroskopisch homogene Phase des geschmolzenen Polyolefins bei Erwärmung erscheint. Man weiß, daß von dieser Temperatur ab keine wahre Lösung vorliegt und daß man sich dieser wahren Lösung durch Temperaturerhöhung nähern würde, welche von einer Viskositätserhöhung der Flüssigkeit begleitet ist. Die erwähnte Lösungstemperatur hängt offensichtlich vom jeweiligen Polyolefin, dem jeweiligen Verdünnungsmittel und der jeweiligen Konzentration des Polyolefins im Verdünnungsmittel ab.

Bei der erwähnten, kritischen Temperaturzone handelt es sich also um diejenige, in welcher das jeweilige Polyolefin gelöst bleibt, wenn das Lösungsgemisch in Ruhe gehalten wird, jedoch ausfällt, wenn das Gemisch bestimmten Störungen, wie beispielsweise Scherkräften, unterworfen wird· Die Breite der kritischen Temperaturzone hängt vom jeweiligen Polyolefin, vom jeweiligen Verdünnungsmittel und von der jeweiligen Konzentration des Polyolefins im Verdünnungsmittel, sowie von der Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches ab.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist dasselbe kritisch, was auch beim Vorschlag nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 02 4-58.2) kritisch ist, nämlich die Strömung der PoIyolefinlösung unter bestimmten Bedingungen bei einer Temperatur innerhalb der kritischen Temperatur zone oder geringfügig höher als die obere Grenze der kritischen Temperaturzone, wenn die besagte Strömung mit Wärmeverlusten verbunden ist. Gemäß dem erwähnten Vorschlag ist es zur Gewinnung ausschließlich von lasern erforderlich, daß die Strömungsgeschwindigkeit größer als eine kritische Strömungsgeschwindigkeit ist,

609886/0753

2630S12

welche von der Natur des jeweiligen Polyolefins, der Natur des jeweiligen Verdünnungsmittels und der Konzentration des Polyolefins im Verdünnungsmittel abhängt. Diesseits dieser kritischen Strömungsgeschwindigkeit erhält man ein Gemisch von Pulver und Fasern des jeweiligen Polyolefins.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigen schematisch:

Fig. 1 eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens} und

Fig. 2, 3 und 4 jeweils eine andere Ausführungsform der bei der Anlage nach Fig. 1 vorgesehenen Verengung.

Die Anlage gemäß Fig. 1 weist einen Lagerbehälter 1, zwei Pumpen 2 und 3» einen mit einer Verengung versehenen Rohrleitungsabschnitt 4 und einen zweiten Behälter 5 auf. Der Lagerbehälter 1 ist mit einem Rührwerk 6 und der zweite Behälter 5 ist mit einem Rührwerk 7 versehen.

Über eine Rohrleitung 8 wird dem Lagerbehälter 1 eine Polyolefinlösung 9 zugeführt, welche mittels des Rührwerkes 6 bewegt werden kann. Im Lagerbehälter 1 wird eine unter Druck stehende IhertgasatmoSphäre aufrecht erhalten, beispielsweise eine Stickstoffatmosphäre.

Die Polyolefinlösung gelangt über eine Rohrleitung 10 zur Pumpe 2 und von dort in eine Rohrleitung 12, 13 mit dem Rohrleitungsabschnitt 4. Letzterem geht die Polyolefinlösung über den Rohrleitungsabschnitt 12 zu. Nach Passieren der Verengung im Rohrleitungsabschnitt 4, wobei sich die Fasern bilden, geht die faserhaltige Lösung über den Rohrleitungsabschnitt 13 dem Behälter 5 zur Fasersammlung zu.

609 886/0753

Das Münzwerk 7 desselben ist wahrend dieser Phase nicht in. Betrieb. Ein Teil des an Polyolefim verarmten. lösungsmittels kann über eine Rohrleitung 15 siur Pumpe 2 rückgefnhrt werden,

Sie ggf. vorgesehene Pumpe 3 dient daso., einen. Seil der Pölyolefinlosumg über eine EökrleitEsng 11 dem Bohrleitimgsabschnitt 4- mit der Yerengemg

Wenn im Bemalter 5 eine ausreichende Menge an Fasern sicm angesammelt-!hat, dann können diese durch filtern eimgesamanelt werden. Es wiirde festgestellt, daß bei dem in Mgdargestellten. Äusfünnmgsbeispiel die lasern, ium allgemeinen dazo. neigen, sich vm das BHnrwerk "J nenua anzaisaniaeln. Es genügt jedoch, am 3ide der Aiasfallpliase den. Behälter 5 axt frisciiem üosongsmittel zm bescliicken. und das Eünrwerk 7 zu betätigen, im. die Essern wieder za dispergieren. Mese Suspension der !fasern im lösungsmittel wird dann, über eine Boltr— leitung 16 abgezogen, welche sa einer einfachem, nicnt dargestellten Filtereinriclitsing fiinrt, wo die gebildetem Fasern, atif eimeia Euter eingesammelt werden, waiiremd das üosüings— mittel wiedergewonnen, wird. Biese ¥erfahrensweise ist Jedocn. imbedingt erforderlicli, sondern es kama statt dessen, komtimnierlicli gearbeitet werden, wobei also der BeBiI-ter 5 dauernd entleert wird, ebenso wie das Eilterm komti-L erfolgt.

Im. der Make der erwäiaateii. Verengung soll die der üosumg inmerltalb der ~ΐτπ Patent ·«, · {Patemtainmel— P 25 02 %58«2) definierten, oben, gmgegebeaem,, kritiscliem Bemperatcoizome liegen.. Hi. eventtielle Warmewerlmste in den. BoBrleiiOTmgem. 10 bzw. 11 bzw. 12 zw. kompemsierem, soll die Semperatar im üagerbeaälter 1 gleiclt der Semperatoir im der üfane der ¥eremgEsag oder Isolier als diese Semperat^o? seim,

609 886/0753

wobei im letzteren Fall die Temperaturdiff erenz von der Größe der eventuellen Wärmeverluste zwischen dem Beilälter 1 und der Yerengung abhängt.

Die öiemperatur im Behälter 5 ist weniger wichtig. Baturgemäß soll sie unterhalb der lösungstemperatur des Polyolefins liegen· Vorzugsweise entspricht die OJemperatur im Behälter 5 annähernd der temperatur in der Mähe der Verengung im Eohrleitungsabschnitt 4-, um. jegliche Wiederauflosung der ausgefällten fasern und gegliches Ausfällen von Polyolefin zu vermeiden, welches beim Passieren der Verengung nicht ausgefallen ist. Ein 5Ceil des ursprünglich, gelösten Polyolefins bleibt nämlich in üosung, und die Faser— ausbeute liegt im allgemeinen in der Größenordnung von 50 Ms 85 %t bezogen auf das gesamte, dem !Lösungsmittel zugesetzte Polyolefin.

Wie erwähnt, kann die Verengung in unterschiedlicher geometrischer Gestalt ausgebildet sein. Wesentlich ist iLiein, daß ±n demjenigen Bohrleitungsabschnitt eine Qaerschnittsveisinderung gegeben ist, wo die Polyolefinlosuag in ä.ex kritischen Eemperaturzone strömt· Ία ELg« 2_t 5 und 4 sind gut geeignete Ausführungsformen dargestellt.

GemäB Eg. 2 ist im Bohrleitungsabschnitt 4- der iöalage nach Fig. 1 ein Biaphragma 1? mit einem einfachen Hoch. 18 angeordnet. Gemäß Fig· 3 weist der Bohrleitmigsab-

4· eine mit einem Loch 19 in einer Ebiene 21 mündende, Böse 20 auf. Bas Ik>ch 19 bildet die eigentliche ¥er-

bei deren lurchströmung die Fasern ausfallen.

Gemäß Fig. 4- durchströmt die Pölyolefinlösuag einen Eoil3irleituiigsabschin.tti 4- mit einem Innendurchmesser B_t in welchem eia QaerverschluS 22 mit einer öffnung 25 angeordnet ist, welche die Terengung bildet. Bie Öffnung 25 kann als

G09886/0753

sehr kurzes Rohr mit einer Länge 1 und einem Innendurchmesser d angesehen werden. Die untere Grenze der Länge 1 ist nicht kritisch, doch ist eine Länge 1 größer als etwa 0,5 bis 1 *nm bevorzugt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann als Polyolefin ein Polyäthylen mit einer Dichte größer als 0,935 verwendet werden, welches durch Niederdruckpolymerisation gewonnen wurde. Die Molekulargewichtsverteilung kann sehr breit sein oder auch enger. So kann beispielsweise Polyäthylen mit einer Dichte von 0,950 und mit M = 8300 sowie

M_r m 300000 bzw. Polyäthylen mit einer Dichte von 0,960 w

und mit W₁₁ = 11500 sowie M = 80000 verwendet werden. Auch können Polyäthylene sehr hohen Molekulargewichts verwendet werden. Ferner können kristallisierte Polyolefine eingesetzt werden, wie beispielsweise Polypropylen oder Polybuten. Schließlich können beim erfindungsgemäßen Verfahren auch !Copolymerisate von Olefinen eingesetzt werden.

Bei dem verwendeten Verdünnungsmittel kann es sich um ein Lösungsmittel handeln, dessen Löslichkeitsparameter vorzugsweise demjenigen des Polyolefins etwa entspricht. Im Falle von Polyäthylen stellt handelsübliches Hexan oder Zyklohexan oder ein Xylolgemisch ein derartiges Lösungsmittel dar. Jedoch kann der Löslichkeitsparameter des Verdünnungsmittels auch von demjenigen des Polyolefins beträchtlich abweichen.

Die Polyolefinkonzentratxon in der Lösung soll in derjenigen Zone vorzugsweise unterhalb 10 Gewichtsprozent liegen, in welcher sich die Verengung befindet. Es wurde festgestellt, daß die besten Ergebnisse mit Konzentrationen unterhalb 1 Gewichtsprozent für Polyäthylen erzielt werden. Man kann auch mit einer höheren Konzentration an Polyolefinen arbeiten, jedoch wird die Lösung dann viskoser, so daß der

60 9886/0753

Aufwand an mechanischer Energie zum. Umwälzen der Lösung beträchtlich wird.

Es können auch im Verdünnungsmittel lösliche Hilfsmittel zugesetzt werden, beispielsweise Polyisobutylene geringen Molekulargewichts oder Polyvinylalkohol. Diese Hilfsmittel werden bei der Bildung der Polyolefinfasern nicht ausgefällt. Die Konzentration an Hilfsmitteln kann zwischen 0,1 und 50 % liegen, bezogen auf das jeweilige Polyolefin. Die Hilfsmittel werden zugegeben, um die Viskosität der geweiligen Lösung zu erhöhen, was im allgemeinen zu Fasern führt, die noch leichter voneinander zu trennen sind.

Wie oben erwähnt, besteht ein selbständig wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Verwendung eines gesättigten Kohlenwasserstoffes bzw. eines Gemisches gesättigter Kohlenwasserstoffe als Verdünnungsmittel, welcher bzw. welches bei Umgebungstemperatur fest ist. Der Schmelzpunkt des Verdünnungsmittels soll niedriger als derjenige des jeweiligen Polyolefins sein und vorzugsweise zwischen 30 und 100° C liegen. Als Verdünnungsmittel kann ein reiner, linearer oder verzweigter, gesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch solcher Kohlenwasserstoffe verwendet werden. Zusätzlich können gesättigte, zyklische Kohlenwasserstoffe vorliegen.

Insbesondere können als Verdünnungsmittel diejenigen Gemische verwendet werden, welche bei der Roherdölraffinierung anfallen und in der Erdölindustrie als "Paraffin" bzw. "Wachs" bekannt sind. Das "Paraffin" weist eine kristalline Struktur und einen Schmelzpunkt zwischen 45 und 66° C auf. Ein wesentlicher Teil, im allgemeinen mindestens 40 Gewichtsprozent, besteht aus linearen, gesättigten, aliphatischen Kohlenwasserstoffen. Der ölgehalt liegt unterhalb 5 Gewichtsprozent, vrzugsweise unterhalb 1 Gewichtsprozent. Beim "Wachs" handelt

609886/0753

es sich, "um ein Gemisch, gesättigter Kohlenwasserstoffe mit Molekulargewichten höher als das "Paraffin". Ein "Wachs" weist mehr zyklische oder verzweigte, gesättigte Moleküle auf und ist im allgemeinen ölreicher als ein "Paraffin".' "Wachs" ist mikrokristallin,und der Schmelzpunkt liegt im allgemeinen zwischen 66 und 90 C.

Auch in Verbindung mit diesem wesentlichen Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens können dieselben Polyolefine verwendet werden, wie beim Arbeiten mit der oben geschilderten Verengung. Dasselbe gilt für die Polyolefinkonzentration im Verdünnungsmittel.

Auch beim Arbeiten unter Verwendung der besonderen, erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verdünnungsmittel kann die Anlage gemäß Fig. 1 mit einer Verengung gemäß Fig. 2 bzw. 3 bzw. 4 benutzt werden. Statt dessen kann auch, die im Patent ., (Patentanmeldung P 25 02 458.2) dargestellte und beschriebene Anlage zum Einsatz kommen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Fasern mit einer Länge zwischen 0,1 mm und 2 cm und einem Durchmesser zwischen 5 "und 200 Ai hergestellt werden, wobei der letztgenannte Wert sich nicht auf den Durchmesser einer nach, dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Einzelfaser bezieht, sondern den Durchmesser eines aus Einzelfasern gebildeten Bündels darstellt.

Die erfindungsgemäß hergestä.lten Fasern sind für zahlreiche industrielle Anwendungen geeignet. Insbesondere können sie zur Herstellung von Vliesstoffen oder Teilen zur Adsorption von Kohlenwasserstoffprodukten oder wässrigen Produkten verwendet werden. Außerdem können die erfindungsgemäß hergestellten Polyolefinfasern erwähntermaßen allein

609886/0753

oder in Mischung mit Zellulosefasern zur Herstellung verschiedener Papiere verwendet werden, wobei die Papierherstellung auf übliche Art und Weise erfolgt.

Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel I

Es werden Polyäthylenfasern ausgefällt, indem man eine Polyäthylenlösung durch eine Verengung gemäß Fig. 4 strömen läßt, welche also von einem sehr kurzen Rohr mit einem Innendurchmesser kleiner als derjenige des Rohrleitungsabschnitts gebildet ist, in welchem die Verengung bzw. das kurze, innere Rohr vorgesehen ist, und in welchem die Polyolefinlösung strömt.

Es wird mit Lösungen von Polyäthylen mit M von etwa 14000 und M von etwa 160000 in Zyklohexan gearbeitet. Die frischen Lösungen weisen einen Polyäthylengehalt von 5 bzw. 10 Gewichtsprozent auf.

Diese Lösungen werden in der Anlage gemäß Fig. 1 verarbeitet, in deren Rohrleitungsabschnitt 4 die Verengung gemäß Fig. 4 vorgesehen ist. Der Innendurchmesser D des Rohrleitungsabschnitts 4 = 4 mm, während der Durchmesser d der Bohrung 23 bei 1,5 mm liegt und das kurze Rohr eine Länge 1 zwischen 1,5 und 2 mm aufweist. Unmittelbar hinter dieser Verengung weist der Rohrleitungsabschnitt 4 wieder den Innendurchmesser D auf. Ferner ist der Rohrleitungsabschnitt 4 mit einem Doppelmantel versehen, um einen isothermen Bereich in der Faserausfällzone zu gewährleisten.

Es werden vier Temperaturen gemessen, nämlich die

609886/0753

Temperatur T 1 der Lösung im Behälter 1, die Temperatur T 2 der Lösung unmittelbar stromabwärts von der Pumpe 3 vor der Zufuhr zur Ausfällzone, die Temperatur T 3 der Lösung unmittelbar stromaufwärts von der Verengung und die Temperatur T 4 des Behälters 5- Weiterhin werden die Durchsätze der beiden Pumpen 2 und 3 gemessen und die Konzentration C_f der frischen Polyäthylenlösung im Behälter 1 sowie die Konzentration 0 der Polyolefinlösung im Rohrleitungsabschnitt 12 unmittelbar vor dem Faserausfall en bestimmt. Schließlich wird die Faserausbeute R = (Gewicht der erhaltenen Fasern) : (Gewicht des gelösten Polyolefins) ermittelt.

In der folgenden Tabelle I sind alle gewonnenen Ergebnisse zusammengestellt.

Tabelle I

Versuch Nr.	Temperatur (	T 2	T "3	T 4	Pumpendurch satz (l/h)	Pumpe3	R (%)	Gf	G	Fas e raus ε ehen
1	T 1	112	80	80	Pumpe2	2,8	53		0,20	mittellange Fasern
2	107	113	81	80	70	2,8	70	5	0,20	mittellange Fasern
3	106	113	81	80	70	0,9	70	5	0,07	mittellange Fasern
4	107	112	80	80	70	2,8	65	5	0,20	kurze Fasern
5	107	112	81	80	70	2,8	65	5	0,40	sehr kurze Fasern
6	107	112	81	80	70	0,9	87	10	0,13
7	107	113	80	80	70	2,0	70	10	0,30
8	107	112	81	80	70	0,9	77	10	0,13	sehr kurze Fasern
106		70	10

809886/0753

Die gewonnenen Fasern werden dann zur Überprüfung der Eignung ihrer Verwendung in der Papierindustrie in eine Zellulosemasse für Buchdruckpapier eingebaut, so daß diese sich aus 20 Gewichtsprozent synthetischen Fasern und 80 Gewichtsprozent Zellulosemasse zusammensetzt. Es werden Probestücke hergestellt, welche für Papier mit

2 2

70 g/m und 35 s/m repräsentativ sind. Man kann nur eine äußerst geringe Anzahl an Ehötchen feststellen, wobei die besten Ergebnisse mit den Fasern der Versuche 6 und 8 beobachtet werden.

Beispiel II

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Fasern aus Lösungen verschiedener Polyäthylene in einem handelsüblichen "Paraffin" hergestellt, welches von der Erdölraffinierung herrührt und einen Schmelzpunkt in der Nähe von 60° C aufweist.

!Diese Lösungen werden in der Anlage gemäß Fig. 1 strömen gelassen, wobei die Verengung im Rohrleitungsabschnitt 4- gemäß Fig. 4- ausgebildet ist. Der Innendurchmesser D des Eohrleitungsabschnitts 4· ist gleich 6 mm. Der Innendurchmesser d der Öffnung 23 ist gleich 1,5 mm, die Länge 1 gleich 1 cm. unmittelbar hinter dieser Verengung nimmt der Eohrleitungsabschnitt 4- wieder den Innendurchmesser D an. Er ist mit einem Doppelmantel versehen, um in der Faserausfällzone einen isothermen Bereich zu gewährleisten.

Es werden vier Temperaturen gemessen, nämlich die Temperatur T1 der Lösung im Behälter 1, die Temperatur T2 der Lösung unmittelbar hinter der Pumpe 3 vor dem Einführen in die Ausfällzone, die Temperatur T3 der Lösung unmittelbar vor der Verengung und die Temperatur T4· des Behälters 5· Weiterhin werden die Durchsätze der beiden Pumpen 2 und 3

609886/0753

festgestellt -und die Konzentration C_f der frischen Polyäthylenlösung im Behälter 1 sowie die Konzentration 0 der Polyolefinlösung in dem Rohrleitungsabschnitt 12 unmittelbar vor dem Ausfällen der Fasern bestimmt. Schließlich wird die Fase raus beute E = (Gewicht der erhaltenen "Fasern) (Gewicht des gelösten Polyolefins) ermittelt.

In der folgenden Tabelle II sind die erzielten Ergebnisse zusammengestellt.

Tabelle II

Ver such ETr.	Polyäthylen- MoI ekul ar ge wicht	\	Temperatur (°0)	T2	T3	T4	Pump endurch- satz (l/h)	Pumpe3	R	(%)	0P
9	\	350 000	T1	140	120	120	Pumpe2	1	<%)	VJI	(#)
10	12 000	80 000	140	140	118	118	120	0,9	85	5	0,04
14 000	140	110	90	0,05

Beispiel III

Es werden Laboratoriumspapierblätter (Probestücke) hergestellt, und zwar einerseits aus einer Vergleichsmasse T aus Zellulosefasern und andererseits aus Massen A, B, C, D und E, welche dadurch gewonnen worden sind, daß man der Vergleichsmasse T Fasern mit steigendem Anteil zusetzt, welche im Versuch 9 des Beispiels II erhalten wurden.

Bei der Vergleichsmasse T handelt es sich um eine gebleichte Kraft-Papiermasse, welche zu 40 Gewichtsprozent aus Nadelholz-Zellulosefasern und zu 60 Gewichtsprozent aus

6 09 8 8 8/0753

Laubholz-Zellulosefasern besteht. Diese pastenartige Masse ist im Laboratorium bis zu einem Tropfindex von 37° ^SR (SCHOPPER-RIEGLER-Grad gemäß der AMOR-Form HE-Q 50 003) raffiniert worden. Dieser Masse werden zuvor im Trocknen zerkleinerte Polyäthylenfasern zugemischt. Aus den Massen I, A, B, C, D und E werden Probestücke mit einem RAPID-KOiDHM-Gerät hergestellt, wobei dafür gesorgt wird, daß die Suspension nicht belüftet wird.

Die physikalischen Charakteristiken dieser Papierblätter werden unter Berücksichtigung der in der Papierindustrie angewendeten Eormen, insbesondere der einschlägigen ΑϊΤΤΟΕ-Hormen, untersucht. Die in der folgenden Tabelle III zusammengestellten Ergebnisse beziehen sich auf

Probestücke mit einer Schwere von 70 g/m .

609886/0.7 53

Tabelle III

Masse	T .	PoIy- äthy- 1 en gehalt (Gew.%)	0SR	Versuche durchgeführt bei Temperatur von 20° C und relativer Feuchte von 65 %	Reflek- tanz (Weiße) nach AFNOR- No rm NF-QrO3 008	Druck- opak heit nach AFNOR- No rm NF-Q-03 024	Bau schi g- keit nach AFNOR- No rm NF-Q-03 017 (cm5/g)	' Reiß länge nach AFNOR- No rm NF-Q-03 004 (m)	Platzen nach AFNOR- No rm NF-Q-03 053	Reißen nach AFNOR- No rm NF-Q-03 011	Optische Eigenschaften ( EIiREPNO- Ge rät 457 milli u)	Spez. Licht- absorp- tionsver- mögen K (cm2/g)	3,10
	A	0		Luft- durch- lässig- keit nach AFNOR- No nn NF-Q-03 001 (cm-ys)	85	82,5	1,56	4768	31,8	110	Spez. Idcht- disper- sionsver- mögen S (cm /g)	AFNOR-Norm NF-Q-03 008	4,2
B	5	37	7,7	85,5	84,7	1,62	4567	28,9	123,5	355	4,5
σ	10	34	9,9	86	86,5	1,76	4190	24,8	129	444	4,95
D	15	31	11,1	86,5	89,0	1,81	3482	22,1	144	493	5,43
E	20	28	12,7	87	90,5	1,97	3053	19,03	156	586	5,82
30	27	21	87,5	91,3	2,06	2422	13,9	149	637
26	29,3	672

Diese Ergebnisse zeigen, daß unter den angegebenen Bedingungen die erfindungsgemäß hergestellten Polyäthylenfasern die Herstellung eines Papiers ermöglichen, welches außergewöhnlich bauschig ist, dessen Luftdurchlässigkeit verbessert ist, und dessen optische Eigenschaften ebenfalls verbessert sind. Berechnungen ergeben für eine Probe mit 100 % Fasern S ■ 1755 cm /g und E « 12 cm²/g, was sehr guten, optischen Eigenschaften entspricht.

609886/0753

Claims (18)

.Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Polyolefinfasern aus einer Lösung des jeweiligen Polyolefins in einem Verdünnungsmittel, welche mit einer Geschwindigkeit höher als eine kritische Geschwindigkeit durch ein Rohr oder ein Rohrbündel hindurchströmen gelassen wird, wobei die Temperatur der Lösung mindestens in einem Abschnitt des Rohres bzw. des Rohrbündels in einer für die Lösung kritischen Temperaturzone gehalten wird, worauf die im Rohr bzw. im Rohrbündel gebildeten lasern vom flüssigen Verdünnungsmittel getrennt werden, nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 02 458.2), dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung in dem Rohr- bzw. Rohrbündelabschnitt (4) durch mindestens eine Verengung (1?, 18 j 19,20; 22,23) strömen gelassen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung durch mindestens eine konische Düse (19, 20) strömen gelassen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung durch mindestens ein Diaphragma (17 j 18) strömen gelassen wird.

4. Verfahren nach !Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung durch mindestens ein sehr kurzes Rohr (22, 23) mit einem Innendurchmesser kleiner als derjenige des Rohrabschnitts (4), in welchem das sehr kurze Rohr (22, 23) angeordnet ist, strömen gelassen wird.

5. Verfahren zur Herstellung von Polyolefinfasern aus einer Lösung des jeweiligen Polyolefins in einem Verdünnungsmittel, welche mit einer Geschwindigkeit höher als eine kritische Geschwindigkeit durch ein Rohr oder ein Rohrbündel hindurchströmen gelassen wird, wobei die Temperatur der Lösung min-

609886/0753

destens in einem Abschnitt des Rohres bzw. des Rohrbündels in einer für die Lösung kritischen Temperaturzone gehalten wird, worauf die im Rohr bzw. im Rohrbündel gebildeten Fasern vom flüssigen Verdünnungsmittel getrennt werden, nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 02 458.2) oder insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdünnungsmittel ein gesättigter Eohlenwasserstoff oder ein Gemisch gesättigter Kohlenwasserstoffe verwendet wird, welcher bzw. welches bei Umgebungstemperatur fest ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß das Verdünnungsmittel einen Schmelzpunkt niedriger als derjenige des Polyolefins aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdünnungsmittel einen Schmelzpunkt zwischen 30 und 100° C aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 7₅ dadurch gekennzeichnet, daß als Verdünnungsmittel ein von der Roherdölraffinierung herrührendes "Paraffin" mit einem Schmelzpunkt zwischen 45 und 66° 0 verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7_? dadurch gekennzeichnet, daß als Verdünnungsmittel ein von der Roherdölraffinierung herrührendes "Wachs" mit einem Schmelzpunkt zwischen 66 und 90° C verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polyäthylenlösung mit einem Polyäthylengehalt kleiner als 10, vorzugsweise kleiner als 1 Gewichtsprozent, verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

609886/0753

Hexan, Zyklohexan, ein Xylol oder ein Gemisch dieser Substanzen als Verdünnungsmittel verwendet werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polyathylenlösung mit einem Polyäthylengehalt von 10, vorzugsweise kleiner als 1 Gewichtsprozent verwendet wird.

13. Verwendung der nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 gewonnenen Fasern bzw. Fasergemische zur Papierherstellung auf an sich bekannte Art und Weise.

14. Papier, hergestellt unter Verwendung der nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 gewonnenen Fasern bzw. Fasergemische.

15. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mit einem Behälter zur Aufnahme der Lösung des Polyolefins im Verdünnungsmittel, einer Pumpe zum Umwälzen der erhaltenen Lösung, einem Rohr oder einem Rohrbündel mit einem Querschnitt kleiner als derjenige der Speiseleitung der Pumpe und einem Behälter zur Trennung der Fasern vom flüssigen Verdünnungsmittel, nach Patent ... (Patentanmeldung P 25 02 458.2), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohr-bzw. Rohrbündel abschnitt (4), in welchem die Temperatur der Lösung in einer für die Lösung kritischen Temperaturzone gehalten wird, mindestens eine Verengung (17, 18$ 19>2Oj 22, 23) vorgesehen ist.

16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung von einer konischen Düse (19» 20) gebildet ist.

17. Anlage nach Anspruch 15 ₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung von einem Diaphragma (1?i 18) gebildet ist.

809886/0753

18. Anlage nach Anspruch 15₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung von einem sehr kurzen Rohr (22, 23) gebildet ist, welches im Rohrabschnitt (4·) angeordnet ist und einen Innendurchmesser d kleiner als der Innendurchmesser D des Rohrabschnitts (4) aufweist.

609886/0753