AT201769B - Verfahren zur Herstellung von fadenförmigen Materialien - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von fadenförmigen Materialien 
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Fadenmaterial, d. h. von solchem   Ma-   terial, welches verwebt werdenkann und dessen Querschnitt von einem einzigenFaden oder von einer Vielzahl von Fäden gebildet wird. Die vorliegende Erfindung hat ein verbessertes Verfahren zum Gegenstand, wodurch Fadenmaterial aus linearen kristallinen Hochpolymeren von Propylen hergestellt werden kann. 



  Solche Polymere können beispielsweise durch Niederdruckpolymerisation von Propylen in Gegenwart von Katalysatoren aus Organometallverbindungen und Verbindungen von Metallen der IV., V. und VI. Nebengruppe des Periodischen Systems hergestellt werden. 



   Es wurde gefunden, dass kristallisierbare Polymere von Propylen mit einer Grenzviskosität, gemessen in Tetrahydronaphthalin bei 1350 C über 2 nur mit Schwierigkeit zu Filmen unter den Temperatur- und Druckbedingungen, welche gewöhnlich beim Auspressen von Schmelzen und anderen Verformungsverfahren üblich sind, verarbeitet werden können. Es wurde tatsächlich gefunden, dass es notwendig ist, die Polymerisationsprodukte einem kontrollierten Abbauverfahren zu unterwerfen, um sie so leichter bei den Temperatur- und Druckbedingungen verarbeiten zu können, welche üblicherweise zum Verformen von thermoplastischen Materialien Anwendung finden. 



   Aus den so erhaltenen, teilweise abgebauten Polymeren kann man durch die üblichen Verfahren, wie. 



  Auspressen oder Spritzgussverfahren Filme, Fäden und geformte Artikel mit guten mechanischen Eigenschaften, insbesondere nach Orientierung durch heisses Verstrecken erhalten. 



   Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren vor, durch welches Fadenmaterial direkt aus kristallisierbaren linearen Polymeren mit   hohe : Grenzviskosität hergestellt   werden kann. und wodurch im Endprodukt noch bessere mechanische und elektrische Eigenschaften erhalten werden können, als dies bei Fadenmaterialien der Fall ist, welche aus abgebauten Polymeren hergestellt werden. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren für die Herstellung von Fadenmaterialien besteht darin, dass eine homogene Lösung eines linearen kristallisierbaren hochpolymeren Polypropylens in einem hiefür geeigneten Lösungsmittel vorzugsweise in einer höhersiedenden Petroleumfraktion durch eine Düse gepresst wird, worauf das Lösungsmittel aus dem so hergestellten Faden verdampft wird und der Faden durch Verstrecken bei erhöhter Temperatur orientiert wird. Die Lösung kann durch eine Spinndüse gepresst werden, welche eine Vielzahl von Düsenöffnungen aufweist, um so eine Vielzahl gleicher Fäden zu bilden, welche vor dem besagten Streckprozess zu einem einzigen Garn vereinigt werden.

   Das lineare   kristallisierba -   re Polymerisationsprodukt von Propylen mit hohem Molgewicht, welches bei diesen Verfahren Verwendung findet, wird vorzugsweise in der Lösung in einer Konzentration von 15 bis 80   Gew. -0/0   angewandt. Es kann irgendeinen üblichen Polymerisationsgrad aufweisen, vorzugsweise aber einen solchen, welcher mit einer Grenzviskosität, gemessen in Tetrahydronaphthalin bei 1350 C von 0, 5 bis 5 aufweist. Um beste Resultate zu erhalten, soll der Streckprozess bei einer Temperatur von 80 bis 1500 C und mit einem Streck verhältnis von 1 : 3 bis 1 : 12 durchgeführt werden. 



   Abgesehen davon, dass gemäss der vorliegenden Erfindung Polymerisationsprodukte mit hoher Grenzviskosität in Fadenmaterial hoher mechanischer Stärke ohne vorhergehender Abbaubehandlung verarbei-   tet können, weist die vorliegende Erfindung auch den Vorteil auf, dass infolge der relativ niedri-   gen Arbeitstemperatur und infolge der Abwesenheit von Sauerstoff, die Verwendung von relativ geringen 

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 Mengen von Stabilisatoren, welche gemäss einer Ausführungsform der Erfindung in der Lösung enthalten sein können, beispielsweise in einer Menge von   0, 05 bis 0, 5 Gew.-%   möglich ist.

   Die Stabilisatoren können ihre Wirksamkeit entfalten, wenn sie in der Lösung homogen dispergiert sind und unterliegen nicht der zerstörenden Wirkung der höheren Temperaturen, welcher sie bei Verfahren unterworfen sind, bei welchen eine geschmolzene Polymerisationsmasse verwendet wird. 



   Die relativ niedrigen angewandten Temperaturen gestatten überdies die Verwendung von Stabilisatoren, welche anderseits nicht verwendet werden könnten. 



   Zahlreiche organische Verbindungen zeigen genügend Lösungskraft für das in Frage stehende Polypropylen, beispielsweise bestimmte Kohlenwasserstofflösungsmittel, wie die verschiedenen Fraktionen von   Petroleum, hochsiedendes Petroleum, Paraffin,   Toluol, Xylol, Tetrahydronaphthalin, Dekanydronaphthalin, Mischungen von Diphenyl und   Diphenyläthsr ;   halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Tetrachloräthan, Chlorbenzol, Orthodichlorbenzol, a-Chlornaphthalin und   Äthylendibromid ; Ketone,   wie z. B. Methyl- 
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 sungswirkung erscheint aber gewöhnlich erst oberhalb einer bestimmten Minimaltemperatur, welche von der Natur des Lösungsmittels abhängt und welche, wie gefunden wurde, gewöhnlich zwischen 60-1200 C liegt. Polypropylen ist tatsächlich in der Kälte praktisch unlöslich.

   Um eine homogene Lösung zu erhalten, ist es daher notwendig, erhöhte Temperaturen, beispielsweise 100-1700 C anzuwenden. 



   Vorzugsweise werden als Lösungsmittel   aliphatische Kohlenwasserstoffe mit Siedepunkten über 1700   C angewendet. 



   Unter all den oben angegebenen Lösungsmitteln ist das geeignetste zur Herstellung der Lösung Petroleum u. zw. insbesondere eine Petroleumfraktion, welche zwischen 170 und    2500   C siedet. 



   Wie dies bei der Herstellung von Lösungen von Hochpolymeren üblich ist, wird die Lösung vorzugweise derart hergestellt, dass zunächst das Polymere im kalten Lösungsmittel dispergiert und darauf die Dispersion unter Rühren erhitzt wird, bis sie vollkommen homogen ist. Aus den so erhaltenen Lösungen können Fäden und Fasern dadurch erhalten werden, dass sie durch Spinndüsen in Form von Monofilen ausgepresst werden und hierauf das Lösungsmittel aus diesen Monofilen durch Verdampfung in einem heissen Gasstrom (Luft oder Stickstoff) entfernt wird. 



   In der Zeichnung wird eine vorzugsweise Ausführungsform des Verfahrens schematich dargestellt. In, dieser Zeichnung bezeichnet 1 einen Druckkessel, versehen mit einem Rührer 2 und einer Ummantelung 3. 



  Die Polypropylenlösung wird im Druckkessel hergestellt und die Lösung fliesst durch das Ventil   4, die pum-   pe 5, durch welche sie durch eine Filterpresse 6 gepresst wird, zu der Spinnpumpe 7, welche sie zu einer Spinndüse 8 weiterleitet ; die ausgepressten Fäden gehen durch die Verdampfungskolonne 9, durch welche Luft oder irgendein anderes geeignetes gasförmiges Medium strömen kann. Dieses Gas tritt bei 10 ein und verlässt die Kolonne bei 11, wobei es das Lösungsmittel als Dampf mitführt. Es wird dann weiter zu einer beliebigen nicht gezeigten Apparatur zur Rückgewinnung des Lösungsmittels geleitet. Die Kolonne ist mit einem Heizmantel versehen, durch welchen eine Heizflüssigkeit (beispielsweise eine Mischung von Diphenyl und Diphenyläther) strömt, welche bei   13   eintritt und bei 14 austritt.

   Die Fäden werden durch die Auslassöffnung 15 auf Rollen 16 und 17 und schliesslich zu der Schmiereinrichtung 18 geleitet, um dann auf der Spule 19 aufgewickelt zu werden. 



   Die folgenden Beispiele erläutern das in der Zeichnung dargestellte Verfahren, ohne dass die vorliegende Erfindung jedoch hierauf beschränkt sein soll. 



     Beispiel l : In   der Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Apparatur wird eine Lösung durch Dispergieren von 18   Gew.-Teilen   Polypropylen mit einer Grenzviskosität   von 4, 6 in der KäItein 82 Teilen   einer Petroleumfraktion mit einem Siedepunkt von 180 bis 2000 C, welche   0,09 Teile Diphenyläthyl-   phosphit als Stabilisator enthält und   darauffolgendes Erhitzen   unter Rühren auf eine Temperatur   von1500   C hergestellt. Nach Filtrieren durch die Filterpresse wird die Lösung durch eine Spinndüse mit 30 Löchern von 200 Mikron Durchmesser in die Verdampfungskolonne gepresst.

   Durch die Kolonne wird Luft strömen gelassen, um die   Lösungsmitteldämpfe   zu entfernen, während eine Mischung von Diphenyl und Diphenyl- äther mit einer Temperatur von 3000 C durch den Mantel strömt. Die Lösung verlässt die Spinndüse mit einer Geschwindigkeit von 25 m pro Minute in Form von Fäden, welche nach einem Lauf von 6 in in der Verdampfungskolonne mit einer Geschwindigkeit von 125 m pro Minute auf Spulen aufgewickelt werden. 



    Die so erhaltenen Fäden werden dann in heisser Luft bei einer Temperatur von 145  C mit einem Streckverhältnis von 1 : 5 gestreckt, wodurch ein Garn mit folgenden Eigenschaften erhalten wird :    

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Garnnummer 27 Deniers
Grenzviskosität 4,5
Festigkeit 7 g/den. 



   Bruchdehnung 22   0/0   
Die Garnnummer und die Festigkeit des Garnes wurden in diesem Beispiel ebenso wie in den folgenden gemäss den Standardvorschriften UNI 688-32 und UNI 1932-34 festgelegt. 



   Beispiel 2 : Das Spinnverfahren wurde unter Verwendung der gleichen Apparatur, wie im vorhergehenden Beispiel beschrieben, durchgeführt, wobei eine   80% igue   Lösung eines Polypropylens mit einer   Grenzviskosität   von 0, 9 in einer Petroleumfraktion mit einem Siedepunkt von180 bis 2000   C, welche   bezogen auf das Polypropylen   0 ; 3% Dibutylzinn-dilaurat enthielt, bei 170    C hergestellt, verwendet wurde. 



   Mit der Ausnahme, dass das Streckverfahren mit einem Verhältnis von 1 : 10 durchgeführt wurde, war das Verfahren sonst gleich dem im vorhergehenden Beispiel beschriebenen. Das erhaltene Garn wies folgende Eigenschaften auf : 
Garnnummer 180 Deniers
Grenzviskosität   0,   8
Festigkeit 5,8 g/den. 



   Bruchdehnung 15   0/0     Beispiel 3 :   Das Spinnen wurde unter Verwendung der gleichen Apparatur wie im Beispiel l durch- 
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 Kolonne wurde mit einer Mischung von Diphenyl und Diphenyläther mit einer   Temperatur von 300  C   erhitzt. 



   In den andern Verfahrensschritten war das Verfahren gleich dem wie es im Beispiel 2 beschrieben wurde. Es wurde so ein Garn mit den folgenden Eigenschaften erhalten : 
Garnnummer 47 Deniers
Grenzviskosität   2,   2
Festigkeit 6, 4 g/den. 



   Bruchdehnung 16 %   PATENTANSPRÜCHE :    . 1. Verfahren zur Herstellung von fadenförmigen Materialien, dadurch gekennzeichnet, dass eine homogene Lösung eines linearen kristallisierbaren hochpolymeren Propylens in einem hiefür geeigneten Lösungsmittel, vorzugsweise in einer höhersiedenden Petroleumfraktion, durch eine Düse ausgepresst, das Lösungsmittel von dem so hergestellten Faden verdampft und schliesslich der Faden durch Strecken bei erhöhter Temperatur orientiert wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymere eine Grenzviskosität gemessen in einer Lösung von Tetrahydronaphthalin bei 1350 C von 0, 5 bis 5 aufweist.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel ein aliphatischer Kohlenwasserstoff mit einem Siedepunkt über 1700 C ist.

   4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des Polymeren in der Lösung 15-80 Gew. -0/0 beträgt.

   5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stabilisator für das Polymere zu der Lösung in einer Menge von 0, 05 bis 0,5%bezogen auf das Gewicht der Lösung zugesetzt wird.

   6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung bei einer Temperatur von 100 bis 1700 C ausgepresst wird. <Desc/Clms Page number 4>

   7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel mit Hilfe eines heissen Gasstromes verdampft wird.

   8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung einer Viellochspinndüse die Elementarfäden vor dem Streckprozess in an sich bekannter Weise zu einem einzigen Fadenkabel vereinigt werden.

   9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckverfahren bei einer Temperatur von 80 bis 1500 C mit einem Streckverhältnis von 1 : 3 bis 1 : 12 durchgeführt wird.