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Dokumentenidentifikation DE69309266T2 16.10.1997
EP-Veröffentlichungsnummer 0640154
Titel Flüssigkeit auf Alkoholbasis für das Spinnen mittels Flash-Verdampfung von polymeren Plexifilamenten
Anmelder E.I. du Pont de Nemours & Co., Wilmington, Del., US
Erfinder SHIN, Hyunkook, Wilmington, DE 19803, US
Vertreter Abitz & Partner, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69309266
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 10.05.1993
EP-Aktenzeichen 939110250
WO-Anmeldetag 10.05.1993
PCT-Aktenzeichen US9304185
WO-Veröffentlichungsnummer 9323592
WO-Veröffentlichungsdatum 25.11.1993
EP-Offenlegungsdatum 01.03.1995
EP date of grant 26.03.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.10.1997
IPC-Hauptklasse D01D 5/11

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft das Flashspinnen polymerer Folienfibrillenstränge. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verbesserung bei einem solchen Verfahren, welches das Flashspinnen der Stränge aus Spinnflüssigkeiten auf C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoholbasis erlaubt, die, falls sie in die Atmosphäre abgegeben werden, die Ozonschicht der Erde nicht nachteilig beeinflussen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die U.S.-Patentschrift 3 081 519 (Blades et al.) beschreibt ein Flashspinnverfahren zur Herstellung von plexifilamentären Folienfibrillensträngen aus faserbildenden Polymeren. Eine Lösung des Polymeren in einer Flüssigkeit, die für das Polymer bei oder unterhalb ihres normalen Siedepunktes ein Nichtlösungsmittel ist, wird bei einer Temperatur oberhalb des normalen Siedepunktes der Flüssigkeit und bei einem autogenen oder höheren Druck in ein Medium von niedrigerer Temperatur und im wesentlichen niedrigerem Druck extrudiert. Dieses Flashspinnen führt dazu, daß die Flüssigkeit verdampft und dadurch das Exudat abkühlt, welches einen plexifilamentären Folienfibrillenstrang des Polymeren bildet. Bevorzugte Polymere umfassen kristalline Polykohlenwasserstoffe wie Polyethylen und Polypropylen.

Gemäß Blades et al., sowohl in der U.S.-Patentschrift 3 081 519 als auch in der U.S.-Patentschrift 3 227 784, besitzt eine geeignete Flüssigkeit zum Flashspinnen wünschenswerterweise (a) einen Siedepunkt, der wenigstens 25 ºC unterhalb des Schmelzpunktes des Polymeren liegt, ist (b) im wesentlichen mit dem Polymer bei der Extrusionstemperatur unreaktiv, sollte (c) ein Lösungsmittel für das Polymer unter dem Druck und der Temperatur, die in der Patentschrift aufgeführt sind, sein (d.h. diese Extrusionstemperaturen und -drücke liegen normalerweise in den Bereichen von 165 bis 255 ºC bzw. 545 bis 1 490 psia), sollte (d) weniger als 1 % des Polymeren bei oder unterhalb von ihrem normalen Siedepunkt auflösen und eine Lösung bilden, die eine schnelle Phasentrennung bei der Extrusion erfährt, um eine Polymerphase zu bilden, die nicht genügend Lösungsmittel zur Plastifizierung des Polymeren enthält. In Abhängigkeit von dem bestimmten eingesetzten Polymer sind die folgenden Flüssigkeiten bei dem Flashspinnverfahren geeignet: aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol etc., aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Butan, Pentan, Hexan, Heptan, Octan und ihre Isomere und Homologe, alicyclische Kohlenwasserstoffe wie Cyclohexan, ungesättigte Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Fluortrichlormethan, Methylenchlorid, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Ethylchlorid, Methylchlorid, Alkohole, Ester, Ether, Ketone, Nitrile, Amide, Fluorkohlenstoffe, Schwefeldioxid, Kohlenstoffdisulfid, Nitromethan, Wasser und Gemische der obigen Flüssigkeiten. Die Patentschriften erläutern bestimmte Prinzipien, die beim Aufstellen der optimalen Spinnbedingungen hilfreich sind, um plexifilamentäre Stränge zu erhalten. Blades et al. behaupten, daß die Flashspinnlösung zusätzlich ein gelöstes Gas wie Stickstoff, Kohlendioxid, Helium, Wasserstoff, Methan, Propan, Butan, Ethylen, Propylen oder Buten enthalten kann, um die Nukleierung durch Erhöhung des "Innendruckes" und durch Verringerung der Oberflächenspannung der Lösung zu unterstützen. Bevorzugt für eine Verbesserung der plexifilamentären Fibrillierung werden die weniger löslichen Gase, d.h. diejenigen, die unter den Spinnbedingungen zu weniger als einer Konzentration von 7 % in der Polymerlösung gelöst werden. Die üblichen Zusatzstoffe wie Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, Farbstoffe, Pigmente und dergleichen können ebenfalls der Lösung vor der Extrusion zugesetzt werden.

Die EP-A-0 029 572 beschreibt die Herstellung von Polyoxymethylenfibriden durch Flashspinnen von Spinnlösungen, die Gemische von niederen Alkoholen und Wasser als Lösungsmittel enthalten können.

Die U.S.-Patentschrift 3 227 794 (Anderson et al.) offenbart ein Diagramm, das demjenigen von Blades et al. entspricht, zum Auswählen der Bedingungen zum Spinnen plexifilamentärer Stränge. Es wird ein Graph der Spinntemperatur gegen den Trübungspunktdruck für Lösungen von 10 bis 16 Gew.-% linearem Polyethylen in Fluortrichlormethan angegeben. Anderson et al. beschreiben ausführlich die Herstellung einer Lösung von 14 Gew.-% linearem Polyethylen von hoher Dichte in Fluortrichlormethan bei einer Temperatur von etwa 185 ºC und einem Druck von etwa 1,14x10&sup7; Pa (1 640 psig), die anschließend aus einer Absenkkammer bei einer Spinntemperatur von 185 ºC und einem Spinndruck von 7,33x10&sup6; Pa (1 050 psig) flashgesponnen wird. Sehr ähnliche Temperaturen, Drücke und Konzentrationen wurden bisher beim kommerziellen Flashspinnen von Polyethylen zu plexifilamentären Folienfibrillensträngen eingesetzt, die anschließend zu Folienstrukturen umgewandelt wurden.

Obwohl Fluortrichlormethan bisher ein sehr nützliches Lösungsmittel zum Flashspinnen plexifilamentärer Folienfibrillenstränge aus Polyethylen und das vorherrschende Lösungsmittel war, das bei der kommerziellen Herstellung von plexifilamentären Polyethylensträngen verwendet wurde, wurde das Entweichen eines solches Halogenkohlenstoffes in die Atmosphäre mit einer Quelle der Verarmung der Erdozonschicht in Verbindung gebracht. Eine allgemeine Diskussion des Ozonverarmungsproblems wird beispielsweise bei P.S. Zurer, "Search Intensifies for Alternatives to Ozone-Depleting Halocarbons", Chemical & Engineering News, Ss. 17-20 (8. Februar 1988) dargestellt.

Was benötigt wird ist klarerweise ein Flashspinnverfahren, welches eine Spinnflüssigkeit verwendet, die nicht die natürlichen Nachteile vom Stand der Technik aufweist. Darum besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zum Flashspinnen plexifilamentärer Folienfibrillenstränge aus einem faserbildenden Polymer, bei dem die Spinnflüssigkeit, die zum Flashspinnen verwendet wird, keine Verarmungsgefahr für die Erdozonschicht darstellt. Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden den Fachleuten unter Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung der Erfindung, die hier folgt, klar.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Flashspinnen plexifilamentärer Folienfibrillenstränge aus einem faserbildenden Polyolefin bereitgestellt. Vorzugsweise wird das Polyolefin ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polypropylen und Polymethylpentan.

Bei einer Ausführungsform umfaßt die Erfindung ein Verfahren zum Flashspinnen plexifilamentärer Folienfibrillenstränge, bei dem ein Polyolefin in einer Spinnflüssigkeit unter Bildung eines Spinngemisches aufgelöst wird, welches, bezogen auf das Gewicht des Spinngemisches, 1 bis 35 % Polyolefin bei einer Temperatur im Bereich von 130 bis 300 ºC und einem Mischdruck, der größer ist als der autogene Druck des Spinngemisches, vorzugsweise größer als der Trübungspunktdruck des Spinngemisches, enthält, wobei das Spinngemisch in eine Region von im wesentlichen niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck flashgesponnen wird. Die Verbesserung betrifft die Spinnflüssigkeit, welche eine Alkoholspinnflüssigkeit umfaßt, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält. Vorzugsweise wird die C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoholspinnflüssigkeit aus der Gruppe ausgewählt, die aus Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, tertiärem Butanol und Gemischen davon besteht.

Bei einer bevorzugten Weise der ersten Ausführungsform umfaßt die Erfindung ein Verfahren zum Flashspinnen plexifilamentärer Folienfibrillenstränge, bei dem Polyethylen in einer Spinnflüssigkeit unter Bildung eines Spinngemisches aufgelöst wird, welches, bezogen auf das Gewicht des Spinngemisches, 1 bis 35 % Polyethylen bei einer Temperatur im Bereich von 130 bis 300 ºC und einem Mischdruck, der größer ist als der autogene Druck des Spinngemisches, vorzugsweise größer als der Trübungspunktdruck des Spinngemisches, enthält, wobei das Spinngemisch in eine Region von im wesentlichen niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck flashgesponnen wird. Die Verbesserung umfaßt, daß die Spinnflüssigkeit aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus 1-Propanol, 2-Propanol und Gemischen davon besteht.

Bei einer weiteren bevorzugten Weise der ersten Ausführungsform umfaßt die Erfindung ein Verfahren zum Flashspinnen plexifilamentärer Folienfibrillenstränge, bei dem Polypropylen in einer Spinnflüssigkeit unter Bildung eines Spinngemisches ausgewählt wird, welches 1 bis 35 % Polypropylen, bezogen auf das Gewicht des Spinngemisches, bei einer Temperatur im Bereich von 130 bis 300 ºC und einem Mischdruck, der größer ist als der autogene Druck des Spinngemisches, vorzugsweise größer ist als der Trübungspunktdruck des Spinngemisches, enthält, wobei das Spinngemisch in einer Region von im wesentlichen niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck flashgesponnen wird. Die Verbesserung umfaßt, daß die Spinnflüssigkeit aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol und Gemischen davon besteht.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Erfindung ein Verfahren zum Flashspinnen plexifilamentärer Folienfibrillenstränge, bei dem ein Polyolefin in einer Spinnflüssigkeit unter Bildung eines Spinngemisches aufgelöst wird, welches, bezogen auf das Gewicht des Spinngemisches, 1 bis 35 % Polyolefin bei einer Temperatur im Bereich von 130 bis 300 ºC und einem Mischdruck, der größer ist als der autogene Druck des Spinngemisches, vorzugsweise größer ist als der Trübungspunktdruck des Spinngemisches, enthält, wobei das Spinngemisch in eine Region von im wesentlichen niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck flashgesponnen wird. Die Verbesserung umfaßt, daß die Spinnflüssigkeit eine Alkohol/Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit umfaßt, in der der Alkohol 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält und das Co-Lösungsmittel in der Lage ist, den Trübungspunktdruck des resultierenden Spinngemisches um wenigstens 14,73x 0&sup5; Pa (200 psig) bei der Polyolefinkonzentration und der Spinntemperatur, die zum Flashspinnen angewendet werden, zu senken. Das Co-Lösungsmittel ist ein starkes Lösungsmittel für das Polyolefin und ist in einer Menge bis zu 50 Gew.-% der gesamten vorliegenden Alkohol/Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit vorhanden. Vorzugsweise wird die C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoholspinnflüssigkeit ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, tertiärem Butanol und aus Gemischen davon, während das Co-Lösungsmittel einen Kohlenwasserstoff umfaßt, der 4 bis 7 Kohlenstoffatome aufweist. Vorzugsweise wird das Kohlenwasserstoff-Co-Lösungsmittel aus der Gruppe ausgewählt, die aus Butan, Pentan, Hexan, Cyclobutan, Cyclopentan, Cyclohexan, ihren Isomeren und aus den Gemischen davon besteht.

Bei noch einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Erfindung ein Verfahren zum Flashspinnen plexifilamentärer Folienfibrillenstränge, bei dem ein Polyolefin in einer Spinnflüssigkeit unter Bildung eines Spinngemisches aufgelöst wird, welches, bezogen auf das Gewicht des Spinngemisches, 1 bis 35 % Polyolefin bei einer Temperatur im Bereich von 130 bis 300 ºC und einem Mischdruck, der größer ist als der autogene Druck des Spinngemisches, vorzugsweise größer ist als der Trübungspunktdruck des Spinngemisches, enthält, wobei das Spinngemisch in eine Region von im wesentlichen niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck flashgesponnen wird. Die Verbesserung umfaßt, daß die Spinnflüssigkeit eine Alkohol/Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit umfaßt, in der der Alkohol 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält und das Co-Lösungsmittel in der Lage ist, den Trübungspunktdruck des resultierenden Spinngemisches um wenigstens 14,78 x 10&sup5; Pa (200 psig) bei der Polyolefinkonzentration und der zum Flashspinnen angewendeten Spinntemperatur zu erhöhen. Das Co-Lösungsmittel ist ein Nicht-Lösungsmittel für das Polyolefin und ist in einer Menge von bis zu 50 Gew.-% der gesamten vorliegenden Alkohol/Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit vorhanden. Vorzugsweise wird die C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoholspinnflüssigkeit aus der Gruppe ausgewählt, die aus Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, tertiärem Butanol und aus Gemischen davon besteht. Vorzugsweise wird die Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit aus der Gruppe ausgewählt, die aus Inertgasen wie Stickstoff und Kohlendioxid, Wasser, polaren Lösungsmitteln wie Ketonen und Ethern, perfluorierten Kohlenwasserstoffen, Fluorkohlenwasserstoffen (HFC's), Fluorchlorkohlenwasserstoffen (HCFC's) und Gemischen davon besteht.

Die Erfindung stellt auch ein neues Flashspinngemisch zum Bilden plexifilamentärer Folienfibrillenstränge bereit, umfassend 1 bis 35 Gew.-% eines faserbildenden Polyolefins, vorzugsweise Polyethylen, Polypropylen oder Polymethylpentan, und 65 bis 99 Gew.-% einer Spinnflüssigkeit, wobei die Spinnflüssigkeit eine Alkoholspinnflüssigkeit umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, tertiärem Butanol und Gemischen davon.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung auch ein neues Flashspinngemisch zum Bilden plexifilamentärer Folienfibrillenstränge bereit, umfassend 1 bis 35 Gew.-% eines faserbildenden Polyolefins, vorzugsweise Polyethylen, Polypropylen oder Polymethylpenten, und 65 bis 99 Gew.-% einer Spinnflüssigkeit, wobei die Spinnflüssigkeit nicht weniger als 50 Gew.-% einer Alkoholspinnflüssigkeit, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, tertiärem Butanol und Gemischen davon, und nicht mehr als 50 Gew.-% einer Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit, umfassend einen Kohlenwasserstoff, der 4 bis 7 Kohlenstoffatome enthält, umfaßt. Vorzugsweise wird der Kohlenwasserstoff aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Butan, Pentan, Hexan, Cyclobutan, Cyclopentan, Cyclohexan, ihren Isomeren und Gemischen davon.

Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung auch ein neues Flashspinn-Spinngemisch zum Bilden plexifilamentärer Folienfibrillenstränge bereit, das 1 bis 35 Gew.-% eines faserbildenden Polyolefins, vorzugsweise Polyethylen, Polypropylen oder Polymethylpenten, und 65 bis 99 Gew.-% einer Spinnflüssigkeit umfaßt, wobei die Spinnflüssigkeit nicht weniger als 50 Gew.-% einer Alkoholspinnflüssigkeit umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, tertiärem Butanol und aus Gemischen davon, und nicht mehr als 50 Gew.-% einer Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Inertgasen wie Stickstoff und Kohlendioxid, Wasser, polaren Lösungsmitteln wie Ketonen und Ethern, perfluorierten Kohlenwasserstoffen, Fluorkohlenwasserstoffen (HFC's) und Fluorchlorkohlenwasserstoffen (HCFC's) und aus Gemischen davon.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die folgenden Figuren werden zur Erläuterung der Trübungspunktdruckkurven ausgewählter Spinngemische bei variierenden Spinnflüssigkeitskonzentrationen und Spinntemperaturen bereitgestellt:

Fig. 1 ist eine Trübungspunktdruckkurve für 30 Gew.-% Polyethylen mit hoher Dichte in verschiedenen 100-Gew.-% -Alkoholspinnflüssigkeiten.

Fig. 2 ist eine Trübungspunktdruckkurve für verschiedene Gewichtsprozentgehalte von Polyethylen mit hoher Dichte in einer 1-Propanolspinnflüssigkeit.

Fig. 3 ist eine Trübungspunktdruckkurve für 22 Gew.-% Polyethylen mit hoher Dichte in verschiedenen Konzentrationen einer Ethanol/Cyclohexanspinnflüssigkeit.

Fig. 4 ist eine Trübungspunktdruckkurve für 22 Gew.-% Polypropylen in verschiedenen Alkoholspinnflüssigkeiten.

Fig. 5 ist eine Trübungspunktdruckkurve für 22 Gew.-% Polymethylpenten in einer Ethanolspinnflüssigkeit.

Fig. 6 ist eine Trübungspunktdruckkurve für verschiedene Gewichtsprozentgehalte an Polypropylen in einer 90-Gew.-%-1-Propanol/10-Gew.-%-Wasser-Spinnflüssigkeit.

Umwandlung in SI-Einheiten: 1 psi 6,894 kPa

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Bezeichnung "Polyolefin", wie hier verwendet, soll irgendeine Reihe von großenteils ungesättigten offenkettigen polymeren Kohlenwasserstoffen bezeichnen, die nur aus Kohlenstoffen und Wasserstoff bestehen. Typische Polyolefine umfassen Polyethylen, Polypropylen und Polymethylen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Zweckmäßigerweise sind Polyethylen und Polypropylen die bevorzugten Polyolefine zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.

"Ethanol", wie hier verwendet, soll nicht nur reines Ethanol, sondern auch denaturiertes Ethanol (z.B. Ethylalkohol, der kleine Mengen Ethanol, Benzol, Toluol etc. enthält) bedeuten. Selbstverständlich gibt es viele verschiedene Typen von denaturiertem Ethanol. Einer der gebräuchlichsten Typen ist "2-B-Alkohol", der eine halbe Gallone Benzol oder eine halbe Gallone Kautschuk-Kohlenwasserstofflösungsmittel auf 100 Gallonen Ethylalkohol enthält.

"Polyethylen", wie hier verwendet, soll nicht nur die Ethylenhomopolymere, sondern auch die Copolymere, in denen wenigstens 85 % der wiederkehrenden Einheiten Ethyleneinheiten sind, umfassen. Ein bevorzugtes Polyethylen ist ein lineares Polyethylen mit hoher Dichte, welches eine obere Grenze des Schmelzbereiches von etwa 130 bis 135 ºC, eine Dichte im Bereich von 0,94 bis 0,98 g/cm³ und einen Schmelzindex (wie definiert gemäß ASTM D-1238-57T, Bedingung E) zwischen 0,1 bis 100, vorzugsweise von weniger als 4, aufweist.

Die Bezeichnung "Polypropylen" soll nicht nur Homopolymere von Propylen, sondern auch Copolymere, in denen wenigstens 85 % der wiederkehrenden Einheiten Propyleneinheiten sind, umfassen.

Die Bezeichnung "plexifilamentäre Folienfibrillenstränge", wie hier verwendet, bedeutet ein Strang, der gekennzeichnet ist als dreidimensionales integrales Netzwerk aus einer Vielzahl von dünnen, bandartigen Folienfibrillenelementen von statistischer Länge und weniger als 4 µm durchschnittlicher Dicke, im allgemeinen coextensiv ausgerichtet mit der Längsachse des Strangs. Die Folienfibrillenelemente vereinigen und trennen sich zwischenzeitlich in unregelmäßigen Abständen an verschiedenen Stellen über die gesamte Länge, Breite und Dicke des Strangs unter Bildung des dreidimensionalen Netzwerkes. Solche Stränge werden ausführlicher beschrieben in der U.S.-Patentschrift 3 081 519 (Blades et al.) und in der U.S.-Patentschrift 3 227 794 (Anderson et al.), deren Inhalt hier als Referenz mitumfaßt ist.

Die Bezeichnung "Trübungspunktdruck", wie hier verwendet, bedeutet den Druck, bei dem bei einer einphasigen flüssigen Lösung die Phasentrennung in eine zweiphasige flüssige polyolefinreiche/spinnflüssigkeitsreiche Dispersion beginnt.

Die Bezeichnung "Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit", wie hier verwendet, bedeutet eine mischbare Spinnflüssigkeit, die einer Alkoholspinnflüssigkeit zugegeben wird, die ein gelöstes Polyolefin enthält, um den Trübungspunktdruck des resultierenden Spinngemisches (d.h. Co-Lösungsmittel, Alkoholspinnflüssigkeit und Polyolefin) um 200 psig, vorzugsweise um 500 psig oder sogar um mehr bei der Polyolefinkonzentration und der Spinntemperatur, die zum Flashspinnen angewendet werden, entweder zu erhöhen oder zu senken.

Um den Trübungspunktdruck zu erhöhen, muß die Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit für das Polyolefin ein "Nichtlösungsmittel" oder wenigstens ein schlechteres Lösungsmittel als die Alkoholspinnflüssigkeit sein. (Mit anderen Worten muß die Lösekraft der verwendeten Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit so sein, daß, falls das Polyolefin, das flashgesponnen werden soll, in der Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit allein aufgelöst werden muß, sich das Polyolefin nicht in der Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit lösen würde oder die resultierende Lösung einen Trübungspunktdruck von größer als etwa 7 000 psig haben würde.) Vorzugsweise ist bei dieser Anmeldung die Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit ein Inertgas wie Kohlendioxid oder Stickstoff, Wasser, ein polares Lösungsmittel wie ein Keton oder ein Ether, ein perfluorierter Kohlenwasserstoff, ein Fluorkohlenwasserstoff (HFC), ein Fluorchlorkohlenwasserstoff (HCFC) und Gemische davon. Die Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit muß in einer Menge von nicht mehr als 50 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit und der Alkoholspinnflüssigkeit vorhanden sein. Selbstverständlich kann die Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit aus einem Co-Lösungsmittel oder aus Gemischen von Co-Lösungsmitteln hergestellt sein.

Um den Trübungspunktdruck zu abzusenken, muß die Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit für das Polyolefin ein "starkes Lösungsmittel" oder wenigstens ein besseres Lösungsmittel als die Alkoholspinnflüssigkeit sein. (Mit anderen Worten muß die Lösekraft der verwendeten Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit so sein, daß, falls das flashzuspinnende Polyolefin in der Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit allein aufgelöst werden soll, sich das Polyolefin leicht in der Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit auflösen würde, oder daß die resultierende Lösung einen niedrigeren Trübungspunktdruck haben würde als sie es ohne Zugabe des Co-Lösungsmittels haben würde.) Vorzugsweise ist bei dieser Anwendung die Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit ein Kohlenwasserstoff, der 4 bis 7 Kohlenstoffatome aufweist (z.B. Butan, Pentan, Hexan, Cyclobutan, Cyclopentan, Cyclohexan, ihre Isomere und Gemische davon).

Die Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit muß in einer Menge von nicht größer als 50 Gew.-% des Gesamtgewichtes der Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit und der Alkoholspinnflüssigkeit vorhanden sein. Selbstverständlich kann die Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit aus einem Co-Lösungsmittel oder aus Gemischen von Co-Lösungsmitteln hergestellt werden.

Die Erfindung stellt eine Verbesserung bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung von plexifilamentären Folienfibrillensträngen aus faserbildenden Polyolefinen aus einer Spinnflüssigkeit, die das faserbildende Polyolefin enthält, bereit. Bei den bekannten Verfahren, die in den oben beschriebenen U.S.-Patentschriften beschrieben wurden, wird ein faserbildendes Polyolefin, z.B. lineares Polyethylen, typischerweise in einer Spinnflüssigkeit aufgelöst, die einen Halogenkohlenstoff umfaßt, um eine Spinnlösung zu bilden, die, bezogen auf das Gewicht der Lösung, etwa 10 bis 20 % des linearen Polyethylens enthält und anschließend bei einer Temperatur im Bereich von 130 bis 230 ºC und einem Druck, der größer ist als der autogene Druck der Spinnflüssigkeit, in eine Region von im wesentlichen niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck flashgesponnen wird.

Die charakteristische Verbesserung der Erfindung erfordert, daß die Spinnflüssigkeit eine C&sub1;&submin;&sub4;-Alkohol- oder eine C&sub1;&submin;&sub4;-Alkohol/Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit umfaßt, die kein oder ein stark verringertes Ozonverarmungspotential besitzt. Erfindungsgemäß können gut fibrillierte plexifilamentäre Folienfibrillenstränge erfolgreich unter Verwendung einer C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoholspinnflüssigkeit oder einer C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoholspinnflüssigkeit in Kombination mit einer Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit hergestellt werden. Selbstverständlich kann die C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoholspinnflüssigkeit einen einzigen C&sub1;&submin;&sub4;-Alkohol oder Gemische davon umfassen. Wie vorstehend angegeben, besteht der Zweck der Zugabe der Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit zu der C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoholspinnflüssigkeit je nach Bedarf entweder in einer Erhöhung oder Erniedrigung des Trübungspunktdruckes des resultierenden Spinngemisches.

Die Figuren 1-6 erläutern die Trübungspunktdruckkurven für eine ausgewählte Anzahl von erfindungsgemäßen 100-Gew.-%-C&sub1;&submin;&sub4;-Alkoholspinnflüssigkeiten und eine ausgewählte Anzahl von C&sub1;&submin;&sub4;-Alkohol/Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeiten. Die Figuren stellen den Trübungspunktdruck für bestimmte Spinnflüssigkeiten als Funktion der Spinntemperatur in ºC bereit.

Die folgende Tabelle führt den bekannten normalen atmosphärischen Siedepunkt (Tbp), die kritische Temperatur (Tcr), den kritischen Druck (Pcr), die Verdampfungswärme (H von V), die Dichte (g/cc) und die Molekulargewichte (MW) für CFC-11 und für mehrere ausgewählte Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeiten und Alkoholspinnflüssigkeiten auf, die erfindungsgemäß geeignet sind. In der Tabelle ist die Bezeichnung in Klammern eine Abkürzung für die chemische Formel bestimmter gut bekannter Halogenkohlenstoffe (z.B. Fluortrichlormethan = CFC-11).

Spinnflüssigkeitseigenschaften

Die folgende Tabelle führt das Gewichtsverhältnis (Gew.-Verhältnis) und den bekannten normalen atmosphärischen Siedepunkt (Tbp) für einige ausgewählte Azeotrope, die erfindungsgemäß geeignet sind, auf. Selbstverständlich ist diese Liste nicht einschränkend, und weitere Alkohol/Co-Lösungsmittelazeotrope sind erfindungsgemäß geeignet.

Azeotrope

* Aus "Physical and Azeotropic Data" von G. Claxton, National Benzole and Allied Products Association (N.B.A:), 1958.

** Aus Industrial Solvents Handbook, 3. Ausg., Hrsg. E.W. Flick, Noyes Data Corporation (1985).

*** Aus CRC Handbook of Chemistry and Physics, 72. Ausg., Hrsg. D.R. Lide, CRC (1991).

Bei der Bildung eines Spinngemisches aus faserbildendem Polyolefin in den erfindungsgemäßen C&sub1;&submin;&sub4;-Alkohol- oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkohol/Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit wird ein Gemisch des faserbildenden Polyolefins und der Spinnflüssigkeit auf eine Misch/Spinntemperatur im Bereich von 130 bis 300 ºC erhitzt. Mischdrücke, die geringer sind als der Trübungspunktdruck, können angewendet werden, so lange ein gutes mechanisches Mischen bereitgestellt wird, um eine feine Zweiphasendispersion (z.B. spinnflüssigkeitsreiche Phase, dispergiert in einer polyolefinreichen Phase) aufrechtzuerhalten. Die vorstehend beschriebenen Gemische werden unter dem erforderlichen Mischdruck gehalten, bis eine Lösung oder eine feine Dispersion des faserbildenden Polyolefins in der Spinnflüssigkeit gebildet wird. Im allgemeinen sind Maximaldrücke von weniger als 10 000 psig zufriedenstellend. Nach dem Auflösen des faserbildenden Polyolefins kann der Druck etwas reduziert werden, und das Spinngemisch wird anschließend unter Bildung der gut fibrillierten plexifilamentären Folienfibrillenstrangstruktur flashgesponnen.

Es wurde festgestellt, daß für Polypropylen und Polymethylpenten die Misch- und Spinndrücke typischerweise größer sein sollten als etwa 500 psig. Es wurde ferner für Polyethylen festgestellt, daß die Misch- und Spinndrücke typischerweise größer als etwa 1 000 psig sein sollten.

Die Konzentration des faserbildenden Polyolefins in der C&sub1;&submin;&sub4;-Alkohol- oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkohol/Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit liegt im allgemeinen im Bereich von 1 bis 35 % des Gesamtgewichtes von Spinnflüssigkeit und faserbildendem Polyolefin. Aufgrund der höheren Verdampfungswärme und Kühlkraft von Alkohol können höhere Polyolefinkonzentrationen verwendet werden (d.h. 30 bis 35 Gew.-%), als es mit Kohlenwasserstoffspinnflüssigkeiten (halogeniert oder nicht halogeniert) möglich ist.

Durch bekannte Techniken können die herkömmlichen Polyolefin- oder Polymer-Zusatzstoffe in die Spinngemische eingearbeitet werden. Diese Zusatzstoffe können als Ultraviolettlicht- Stabilisatoren, Antioxidantien, Füllstoffe, Farbstoffe und dergleichen wirken.

Die verschiedenen Charakteristika und Eigenschaften, die in der vorhergehenden Diskussion und in den Tabellen und Beispielen, die folgen, erwähnt werden, wurden anhand der folgenden Verfahrensweisen bestimmt:

TESTVERFAHREN

Das Fibrillierungsniveau (FIB-LEVEL) oder die Qualität der in den Beispielen erzeugten plexifilamentären Folienfibrillenstränge wurde subjektiv bewertet. Eine Bewertung von "5" bedeutet, daß der Strang eine bessere Fibrillierung besaß als sie im allgemeinen bei der kommerziellen Herstellung von Spinnvlies, das aus flashgesponnenen Polyethylensträngen hergestellt wird, erreicht wird. Eine Bewertung von "4" bedeutet, daß der Strang so gut war wie die kommerziellen flashgesponnenen Stränge. Eine Bewertung "3" bedeutet, daß die Stränge nicht so gut waren wie die kommerziellen flashgesponnenen Stränge. Eine Bewertung von "2" zeigt einen sehr schlecht fibrillierten unzureichenden Strang an. Eine Bewertung von "1" zeigt keine Strangbildung an. Eine Bewertung "3" ist das Minimum, das zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als ausreichend betrachtet wird. Das kommerzielle Strangprodukt wird aus Lösungen von etwa 12,5 % linearem Polyethylen in Fluortrichlormethan im wesentlichen wie ausgeführt in der U.S.-Patentschrift 4 554 207 (Lee), Spalte 4, Zeile 63 bis Spalte 5, Zeile 10, deren Beschreibung hier als Referenz mit umfaßt ist, hergestellt.

Die spezifische Oberfläche des plexifilamentären Folienfibrillenstrangproduktes ist ein anderes Maß für den Grad und die Feinheit der Fibrillierung des flashgesponnenen Produkts. Die spezifische Oberfläche wird durch die BET-Stickstoff Adsorptionsmethode von S. Brunauer, P.H. Emmett und E. Teller, J. Am. Chem. Soc., Bd. 60, S. 309-319 (1938), gemessen und in m²/g angegeben.

Die Reißfestigkeit des flashgesponnenen Stranges wird in einer Instron-Testgerät bestimmt. Die Stränge werden konditioniert und bei 70 ºF und 65 % relativer Feuchtigkeit getestet. Anschließend wird die Probe bis auf 10 Drehungen pro in. gedreht und in den Backen des Instron-Testgerätes fixiert. Eine 1-in.-Meßlänge und eine Dehnungsgeschwindigkeit von 60 % pro Minute werden angewendet. Die Reißdehnung (T) wird in g pro Denier (GPD) angegeben.

Das Denier (DEN) des Strangs wird anhand des Gewichts einer 15 cm langen Probe des Stranges bestimmt.

Die Dehnung (E%) des flashgesponnenen Stranges wird als Reißdehnung gemessen und wird in Prozent angegeben.

Die Erfindung wird in den nicht einschränkenden Beispielen, die folgen, mit einem diskontinuierlichen Verfahren in einer Apparatur von relativ kleiner Größe erläutert. Solche diskontinuierlichen Verfahren können im Maßstab vergrößert und zu kontinuierlichen Flashspinnverfahren umgewandelt werden, wie sie beispielsweise in dem Typ von Apparatur durchgeführt werden können, der von Anderson und Romano, U.S.-Patentschrift 3 227 794, offenbart wird. Teile- und Prozentangaben beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht.

BEISPIELE Beschreibung von Apparatur und Arbeitsweisen

Die in den folgenden Beispielen verwendete Apparatur besteht aus zwei zylindrischen Hochdruckkammern, die jeweils mit einem Kolben ausgestattet sind, der so bemessen ist, daß ein Druck auf den Inhalt des Gefäßes ausgeübt wird. Die Zylinder besitzen einen Innendurchmesser von 1,0 in. (2,54x10&supmin;² m), und jeder besitzt eine Innenkapazität von 50 cm³. Die Zylinder sind an einem Ende über einen Kanal von 3/32 in. (2,3x10&supmin;³ m) Durchmesser und eine Mischkammer, die eine Reihe von offenen Sieben, die als statische Mischer verwendet werden, enthält, miteinander verbunden. Das Mischen wird erreicht, indem der Inhalt des Gefäßes zwischen den beiden Zylindern durch den statischen Mischer hin- und hergepreßt wird. Eine Spinndüsenanordnung mit einem schnell wirkenden Mittel zum Öffnen der Öffnung ist mit dem Kanal über ein T verbunden. Die Spinndüsenanordnung besteht aus einem Führungsloch von 0,25 in. (6,3x10&supmin;³ m) Durchmesser und etwa 2,0 in. (5,08x10&supmin;² m) Länge und einer Spinndüsenöffnung von 0,030 in. (7,62x10&supmin;&sup4; m) Durchmesser und 0,030 in. Länge. Die Kolben werden mit Hochdruckwasser, das von einem hydraulischen System geliefert wird, betrieben.

In Betrieb wird die Apparatur mit Polyethylen- oder Polypropylengranulat und den Spinnflüssigkeiten beschickt. Das Hochdruckwasser (z.B. 1 800 psi (12 410 kPa)) wird eingeleitet, um den Kolben anzutreiben, um die Ladung zusammenzupressen. Der Inhalt wird anschließend auf die Mischtemperatur erhitzt, und wenn die gewünschte Temperatur erreicht ist, wird der Druck bis auf den endgültigen Mischdruck erhöht. Der Inhalt wird etwa 1 Stunde lang oder länger bei der Mischtemperatur gehalten, während ein Differentialdruck von etwa 50 psi (345 kPa) oder höher abwechselnd zwischen den beiden Zylindern aufgebaut wird, um den Inhalt wiederholt durch den Mischkanal von einem Zylinder in den anderen zu pressen, um ein Mischen bereitzustellen und um die Bildung eines Spinngemisches zu bewirken. Die Druckabsenkkammern, wie offenbart bei Anderson et al., wurden bei diesen Spinnbeispielen nicht verwendet. Statt dessen wurde der Speicherdruck am Ende des Mischcyclus auf denjenigen eingestellt, der zum Spinnen erwünscht war, um die Absenkkammerwirkung zu simulieren. Als nächstes wird das Ventil zwischen Spinnzelle und Speicher geöffnet, und anschließend wird die Spinndüse unmittelbar danach schnell darauffolgend geöffnet. Das resultierende flashgesponnene Produkt wird in einem offenen Edelstahl- Maschensiebkorb gesammelt. Aufgrund der relativ geringen Materialmenge und des hohen angewendeten Druckes, dauerten die meisten Spinnungen in diesem Beispiel nur einen Bruchteil von 1 Sekunde (z.B. 0,1 bis 0,5 sec).

Es dauert im allgemeinen 2 bis 5 sec, um die Spinndüsenöffnung nach dem Öffnen des Ventils zwischen Spinnzelle und Speicher zu öffnen. Werden Absenkkammern verwendet, so beträgt die Verweilzeit in der Kammer im allgemeinen 0,2 bis 0,8 sec. Es wurde jedoch festgestellt, daß die Verweilzeit keine zu große Wirkung auf die Fasermorphologie und/oder die Eigenschaften besitzt, so lange sie größer als etwa 0,1 sec, jedoch kleiner als etwa 30 sec ist. Wenn das Ventil zwischen Spinnzelle und Speicher geöffnet wird, so fällt der Druck im Inneren der Spinnzelle sofort von dem Mischdruck auf den Speicherdruck ab. Aufgrund des Druckabfalls in der Leitung fällt der Spinnzellendruck erneut ab, wenn die Spinndüsenöffnung geöffnet wird. Der Druck wird während des Spinnens unmittelbar vor der Spinndüse mit einem Drucknehmer unter Verwendung eines Computers gemessen und wird als Spinndruck in den Beispielen eingegeben. Er ist im allgemeinen um etwa 100 bis 500 psig niedriger als der eingestellte Speicherdruck. Darum hängt die Qualität der Zweiphasendispersion in der Spinnzelle sowohl von dem Speicherdruck als auch von dem Spinndruck und der Zeit bei diesen Drücken ab. Manchmal wird der Speicherdruck auf einen Druck eingestellt, der höher ist als der Trübungspunktdruck. In diesem Fall wird die Qualität der Zweiphasendispersion in der Spinnzelle hauptsächlich durch den Spinndruck bestimmt, der nach dem Öffnen der Spinndüsenöffnung erreicht wird.

Die Morphologie der durch dieses Verfahren erhaltenen plexifilamentären Stränge wird größtenteils durch das Druckniveau beeinflußt, welches zum Spinnen angewendet wird. Wenn der Spinndruck viel größer ist als der Trübungspunktdruck des Spinngemisches, werden im allgemeinen "garnartige" Stränge erhalten. Umgekehrt wird, wenn der Spinndruck stufenweise verringert wird, der durchschnittliche Abstand zwischen den Verknüpfungspunkten sehr kurz, während die Stränge nach und nach feiner werden. Nähert sich der Spinndruck dem Trübungspunktdruck des Spinngemisches, werden sehr feine Stränge erhalten, jedoch wird der Abstand zwischen den Verknüpfungspunkten sehr kurz, und das resultierende Produkt sieht etwas wie eine poröse Membran aus. Wenn der Spinndruck weiter unter den Trübungspunktdruck abgesenkt wird, so beginnt der Abstand zwischen den Verknüpfungspunkten länger zu werden. Gut fibrillierte Plexifilamente, die zur Spinnvliesbildung am meisten geeignet sind, werden im allgemeinen erhalten, wenn Spinndrücke etwas unterhalb des Trübungspunktdruckes eingesetzt werden. Die Anwendung von Drücken, die sehr viel niedriger sind als der Trübungspunktdruck des Spinngemisches führt im allgemeinen zu einer relativ groben plexifilamentären Struktur. Die Wirkung des Spinndruckes auf die Fasermorphologie hängt auch etwas ab von dem Typ des Polymer/Spinnflüssigkeitssystems, das gesponnen werden soll. In einigen Fällen können gut fibrillierte Plexifilamente sogar bei Spinndrücken erhalten werden, die etwas höher liegen als der Trübungspunktdruck des Spinngemisches. Darum soll die Wirkung des Spinndruckes, die hier diskutiert ist, hauptsächlich ein Anhaltspunkt und nicht eine allgemeine Regel sein bei der Auswahl der Anfangsspinnbedingungen, die angewendet werden.

Für die Trübungspunktdruckbestimmung wird die Spinndüsenanordnung durch eine Sichtzellenanordnung ersetzt, die ein Hochdruck-Sichtglas von S in. (1,23x10&supmin;² m) Durchmesser enthält, durch das der Inhalt der Zelle betrachtet werden kann, wenn er durch den Kanal fließt. Das Fenster wurde mittels einer Lichtleitfaserleitung beleuchtet, während der Inhalt am Fenster selbst durch eine industrielle Fernsehkamera auf einem Fernsehbildschirm abgebildet wurde. Eine Druckmeßvorrichtung und eine Temperaturmeßvorrichtung, die in enger Nachbarschaft zu dem Fenster angeordnet sind, liefern die Druck- bzw. Temperaturangaben des Inhaltes am Fenster. Die Temperatur und der Druck des Inhalts am Fenster wurden kontinuierlich durch einen Computer überwacht. Hatte sich ein klares homogenes Polymer-Spinnflüssigkeitsgemisch nach einem Mischzeitraum gebildet, so wurde die Temperatur konstant gehalten, und der auf die Kolben ausgeübte Differentialdruck wurde auf 0 psi (0 kPa) verringert, so daß die Kolben in der Bewegung stoppten. Der auf den Inhalt ausgeübte Druck wurde dann stufenweise abgesenkt, bis sich in dem Inhalt am Fenster eine zweite Phase bildete. Diese zweite Phase kann durch das Fenster in Form einer Trübung des einmal klaren homogenen Polymer-Spinnflüssigkeitsgemisches beobachtet werden. Bei Wahrnehmung dieser Trübung in dem Inhalt wurden der Druck und die Temperatur, wie durch die entsprechenden Meßvorrichtungen nahe am Fenster gemessen, durch den Computer aufgezeichnet. Dieser Druck ist der Phasentrenndruck oder Trübungspunktdruck bei der Temperatur für dieses Polymer-Spinnflüssigkeitsgemisch. Sind diese Daten aufgezeichnet, wurde das Mischen wieder aufgenommen, während der Inhalt auf die Temperatur erhitzt wurde, bei der der nächste Phasentrenndruck gemessen werden muß. Wie vorstehend angegeben, werden für die ausgewählten Polyolefin/Spinnflüssigkeits-Spinngemische die Trübungspunktdrücke in den Figuren 1-6 bei variierenden Co- Lösungsmittelspinnflüssigkeitskonzentrationen und Spinntemperaturen aufgetragen.

Die folgenden Tabellen geben die bestimmten Parameter, die getestet worden sind, und die Proben, die verwendet worden sind, an:

Tabelle 1: Polyethylen mit hoher Dichte, ausgesponnen aus 100 % Alkohol (z.B. 1-Propanol und 2-Propanol).

Tabelle 2: Polyethylen mit hoher Dichte, ausgesponnen aus einem Alkohol (z.B. Ethanol), gemischt mit verschiedenen Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeiten (z.B. Pentan und Cyclohexan), um den Trübungspunktdruck zu senken.

Tabelle 3: Polypropylen mit hoher Dichte, ausgesponnen aus 100 % Alkohol (z.B. Ethanol und 2-Propanol).

Tabelle 4: Polypropylen mit hoher Dichte, ausgesponnen aus einem Alkoholgemisch (z.B. Ethanol, gemischt mit 2-Propanol).

Tabelle 5: Polypropylen mit hoher Dichte, ausgesponnen aus einem Alkohol (z.B. 1-Propanol), gemischt mit einer Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit (z.B. Wasser), um den Trübungspunktdruck zu erhöhen.

In den Tabellen bezieht sich PE 7026A auf ein Polyethylen mit hoher Dichte (Schmelzindex 0,7), genannt Alathon 7026A, käuflich erhältlich von Occidental Chemical Corporation of Houston, Texas. PP 6823 bezieht sich auf ein hochmolekulares Polypropylen (Schmelzflußgeschwindigkeit 0,4), genannt Profax 6823, käuflich erhältlich von Himont, Inc., Wilmington, Delaware. PP 6523 bezieht sich auf ein hochmolekulares Polypropylen (Schmelzflußgeschwindigkeit 4), genannt Profax 6523, käuflich erhältlich von Himont, Inc., Wilmington, Delaware. CP350K bezieht sich auf ein mittelmolekulares Polypropylen (Schmelzflußgeschwindigkeit 35), käuflich erhältlich von U.S. Steel of Pittsburgh, Pennsylvania.

In den Tabellen steht MIX T für die Mischtemperatur in ºC, MIX P steht für den Mischdruck in psig, SPIN T steht für die Spinntemperatur in ºC, ACCUM P steht für den Speicherdruck in psig, SPIN P steht für den Spinndruck in psig, T(GPD) steht für die Reißfestigkeit in g pro Denier, wie gemessen bei 1 in. (2,54x10&supmin;² m) Meßlänge 10 Drehungen pro in. (2,54x10&supmin;² m), E steht für die Reißdehnung in %, und SA (m²/g) steht für die spezifische Oberfläche in m² pro g. FIB LEVEL bezeichnet das Fibrillierungsniveau mit wörtlichen Umschreibungen. CONC steht für Gew.-% Polyolefin, bezogen auf die Gesamtmenge Polyolefin und Spinnflüssigkeit, die vorhanden ist. SOLVENT steht für die Alkoholspinnflüssigkeit. CO-SOLVENT steht für die Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit, die zugegeben worden ist, und ihr Gewicht in %, bezogen auf die Gesamtmenge von Co-Lösungsmittelspinnflüssigkeit und Alkoholspinnflüssigkeit, die vorhanden ist.

Sämtliche Werte in den Tabellen wurden unter Verwendung einer Spinndüsenöffnung erhalten, die eine Länge von 0,030 in. aufweist und einen Durchmesser von 0,030 in. besitzt.

TABELLE 1 POLYETHYLENFASERN, GESPONNEN AUS 100 % ALKOHOLEN
TABELLE 1 POLYETHYLENFASERN, GESPONNEN AUS 100 % ALKOHOLEN (FORTSETZUNG)
TABELLE 1 POLYETHYLENFASERN, GESPONNEN AUS 100 % ALKOHOL (FORTSETZUNG)
TABELLE 2 POLYETHYLEN, GESPONNEN AUS VERSCHIEDENEN SPINNFLÜSSIGKEITSGEMISCHEN AUF ETHANOLBASIS
TABELLE 2 POLYETHYLEN, GESPONNEN AUS VERSCHIEDENEN SPINNFLÜSSIGKEITSGEMISCHEN AUF ETHANOLBASIS (FORTSETZUNG)
TABELLE 3 POLYPROPYLEN, GESPONNEN AUS 100 % ALKOHOLEN
TABELLE 3 POLYPROPYLEN, GESPONNEN AUS 100 % ALKOHOLEN (FORTSETZUNG)
TABELLE 3 POLYPROPYLEN, GESPONNEN AUS 100 % ALKOHOLEN (FORTSETZUNG)
TABELLE 3 POLYPROPYLEN, GESPONNEN AUS 100 % ALKOHOLEN (FORTSETZUNG)
TABELLE 4 POLYPROPYLEN, GESPONNEN AUS EINEM GEMISCH VON ALKOHOLEN
TABELLE 5 POLYPROPYLEN, GESPONNEN AUS 1-PROPANOL UND WASSER
TABELLE 5 POLYPROPYLEN, GESPONNEN AUS 1-PROPANOL UND WASSER (FORTSETZUNG)

Obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung in der vorhergehenden Beschreibung beschrieben worden sind, ist es für Fachleute selbstverständlich, daß die Erfindung zu zahlreichen Abänderungen, Auswechselungen und Umstellungen in der Lage ist, ohne von der Erfindung abzuweichen. Um den Umfang der Erfindung anzugeben, sollte auf die beigefügten Ansprüche statt auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen werden.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Flashspinnen von plexifilamentären Folienfibrillensträngen, bei dem ein Polyolefin in einer Spinnflüssigkeit unter Bildung eines Spinngemisches, welches, bezogen auf das Gewicht des Spinngemisches, 1 bis 35 % Polyolefin enthält, bei einer Temperatur im Bereich von 130 bis 300 ºC und einem Mischdruck, der größer ist als der autogene Druck des Spinngemisches, aufgelöst wird, wobei das Spinngemisch in eine Region von im wesentlichen niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck flashgesponnen wird, wobei die Verbesserung die Spinnflüssigkeit betrifft, welche eine Alkoholspinnflüssigkeit umfaßt, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem ein Co-Lösungsmittel, gemischt mit der Alkoholspinnflüssigkeit umfaßt, worin das Co-Lösungsmittel in der Lage ist, den Trübungspunktdruck des resultierenden Spinngemisches bei der Polyolefinkonzentration und der Spinntemperatur und zum Flashspinnen um wenigstens 1 380 kPa (200 psig) zu senken, wobei das Co-Lösungsmittel ein starkes Lösungsmittel für das Polyolefin ist und in einer Menge bis zu 50 Gew.-% der gesamten vorliegenden Spinnflüssigkeit vorhanden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Co-Lösungsmittel- Spinnflüssigkeit einen Kohlenwasserstoff umfaßt, der 4 bis 7 Kohlenstoffatome besitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Kohlenwasserstoff ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Butan, Pentan, Hexan, Cyclobutan, Cyclopentan, Cyclohexan, ihren Isomeren und Gemischen davon.

5. Verfahren nach Anspruch 1, welches außerdem ein Co-Lösungsmittel, gemischt mit der Alkoholspinnflüssigkeit umfaßt, worin das Co-Lösungsmittel in der Lage ist, den Trübungspunktdruck des resultierenden Spinngemisches bei der Polyolefinkonzentration und der Spinntemperatur und zum Flashspinnen um wenigstens 1 380 kPa (200 psig) zu erhöhen, wobei das Co-Lösungsmittel für das Polyolefin ein Nichtlösungsmittel ist und in einer Menge bis zu 50 Gew.-% der gesamten vorliegenden Spinnflüssigkeit vorhanden ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Co-Lösungsmittel- Spinnflüssigkeit ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Inertgasen, Wasser, polaren Lösungsmitteln, perfluorierten Kohlenwasserstoffen, Fluorkohlenwasserstoffen, Fluorchlorkohlenwasserstoffen und Gemischen davon.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Inertgas ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Stickstoff und Kohlendioxid.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das polare Lösungsmittel ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Ketonen und Ethern.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, bei dem die Alkoholspinnflüssigkeit ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, tertiärem Butanol und Gemischen davon.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, bei dem das Polyolefin ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polypropylen und Polymethylpenten.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, bei dem der Mischdruck größer ist als der Trübungspunktdruck des Spinngemisches.

12. Verfahren zum Flashspinnen plexifilamentärer Folienfibrillenstränge, bei dem Polyethylen in einer Spinnflüssigkeit unter Bildung eines Spinngemisches, das, bezogen auf das Gewicht des Spinngemisches, 1 bis 35 % Polyethylen enthält, bei einer Temperatur im Bereich von 130 bis 300 ºC und einem Mischdruck, der größer ist als der autogene Druck des Spinngemisches, aufgelöst wird, wobei das Spinngemisch in eine Region von im wesentlichen niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck flashgesponnen wird, wobei die Verbesserung die Spinnflüssigkeit umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 1-Propanol, 2-Propanol und Gemischen davon.

13. Verfahren zum Flashspinnen plexifilamentärer Folienfibrillenstränge, bei dem Polypropylen in einer Spinnflüssigkeit unter Bildung eines Spinngemisches, welches, bezogen auf das Gewicht des Spinngemisches, 1 bis 35 % Polypropylen enthält, bei einer Temperatur im Bereich von 130 bis 300 ºC und einem Mischdruck, der größer ist als der autogene Druck des Spinngemisches, aufgelöst wird, wobei das Spinngemisch in eine Region von im wesentlichen niedrigerer Temperatur und niedrigerem Druck flashgesponnen wird, wobei die Verbesserung die Spinnflüssigkeit umfaßt, die ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol und Gemischen davon.

14. Spinngemisch zum Bilden von flashgesponnenen plexifilamentären Folienfibrillensträngen, umfassend 1 bis 35 Gew.-% eines faserbildenden Polyolefins und 65 bis 99 Gew.-% einer Spinnflüssigkeit, wobei die Spinnflüssigkeit eine Alkoholspinnflüssigkeit umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, tertiärem Butanol und aus Gemischen davon.

15. Spinngemisch nach Anspruch 14, welches nicht mehr als 50 Gew.-% einer Co-Lösungsmittel-Spinnflüssigkeit umfaßt, die einen Kohlenwasserstoff, der 4 bis 7 Kohlenstoffatome enthält, umfaßt.

16. Spinngemisch nach Anspruch 15, worin der Kohlenwasserstoff ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Butan, Pentan, Hexan, Cyclobutan, Cyclopentan, Cyclohexan, ihren Isomeren und Gemischen davon.

17. Spinngemisch nach Anspruch 14, wobei die Spinnflüssigkeit nicht weniger als 50 Gew.-% des Alkohols und nicht mehr als 50 Gew.-% einer Co-Lösungsmittel-Spinnflüssigkeit umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Inertgasen, Wasser, polaren Lösungsmitteln, perfluorierten Kohlenwasserstoffen, Fluorkohlenwasserstoffen, Fluorchlorkohlenwasserstoffen und Gemischen davon.

18. Spinngemisch nach Anspruch 17, worin das Inertgas ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Stickstoff und Kohlendioxid.

19. Spinngemisch nach Anspruch 17, worin das polare Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Ketonen und Ethern.

20. Spinngemisch nach einem der Ansprüche 14-19, worin das faserbildende Polyolefin ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polypropylen und Polymethylpenten.







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