DE1710605B1

DE1710605B1 - Verfahren zum Herstellen von gekraeuselten Polypropylenfaeden

Info

Publication number: DE1710605B1
Application number: DE19681710605
Authority: DE
Inventors: Kenichi Matsui; Fukuma Noboru; Hiroshi Shimizu
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1967-02-28
Filing date: 1968-02-27
Publication date: 1971-04-01
Also published as: US3663675A; FR1558655A; GB1145818A; CH485046A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum bei 135° C und bei einer Konzentration von 0,1g/ Herstellen von gekräuselten Polypropylenfäden. Die 100 ml) verwendet. Das für die vorliegende Erfindung bisherigen Versuche in dieser Richtung gehen normaler- zu verwendende Polypropylen muß auch einen Polyweise von im wesentlichen kristallinem Polypropylen merisationsgrad von weniger als 2,0, vorzugsweise von aus. 5 weniger als 1,5 besitzen, damit es sich zum Spinnen

Aus der österreichischen Patentschrift 241 010 ist die eignet.

Herstellung von gekräuselten Polypropylenfäden be- Der Depolymerisationsgrad wird wie folgt definiert:

kannt, wobei das Propylen bei einer Spinnkopf- Depolymerisationsgrad = fysp/Ch/blsp/Qs. temperatur von 175 bis 320°C mit einer Spinn- In dieser Formel bedeutet [y$p/C]p die reduzierte

geschwindigkeit von mehr als 600 m/Min, ersponnen io Viskosität des durch Polymerisation erhaltenen PoIywird und die Fäden bei bis zu 14O⁰C gestreckt und mers und [r\splC]_s die reduzierte Viskosität des PoIyschließlich entspannt werden. Während nach diesem mers, wenn es als Rohmaterial zum Spinnen verwendet Verfahren etwa 20 Kräuselungen pro 2,54 cm erzielt wird.

werden, können demgegenüber erfindungsgemäß Wenn der Depolymerisationsgrad 2,0 überschreitet,

50 Kräuselungen pro 2,54 cm erreicht werden. 15 können keine geeigneten gekräuselten Fasern erhalten

Das Verfahren zum Herstellen von gekräuselten werden, selbst wenn die anderen Merkmale der Polypropylenfäden, wobei kristallines Polypropylen Erfindung eingehalten werden, bei einer Temperatur an der Spinndüse von 260 bis Als Zusätze zu Polypropylen kann man verschiedene

280⁰C mit einer Spinngeschwindigkeit von mehr als thermische Stabilisatoren, wie 2,6-Di-t-butyl-t-cresol 600 m/Min, ersponnen, die Fäden auf 120 bis 15O⁰C 20 (0,1 Gewichtsprozent), Lichtstabilisatoren, wie 2-Hyerhitzt, dann bei 110 bis 15O⁰C gestreckt und schließ- droxy-4-octoxybenzophenon (0,3 Gewichtsprozent), lieh entspannt werden, ist erfindungsgemäß dadurch Stabilisatoren gegen Verfärbung durch Gase, Ent- _Λ gekennzeichnet, daß man kristallines Polypropylen mit glänzungsmittel, wie Titandioxyd, fluoreszierende \ einem Depolymerisationsgrad von weniger als 2,0 Bleichmittel, Pigmente, kristalline Kerne bildende verwendet. 25 Substanzen, wie Natriumbenzoat und verschiedene Λ

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren er- Arten von die Anfärbbarkeit begünstigenden Substanhaltenen gekräuselten Polypropylenfäden besitzen zen, wie Poly-(aminotriazol), (5 bis 20 Gewichtsprozent) überraschend eine viel höhere Kräuselungszahl und verwenden; alle diese Zusätze sind bekannt, eine viel geringere Kräuselungsgröße als bekannte Die Bedingungen, unter denen das Polypropylen

gekräuselte Polypropylenfäden. Wenn man derartige 30 schmelzgesponnen wird, sind sehr wichtig und müssen gekräuselte Polypropylenfäden längere Zeit nach dem sorgfältig gesteuert werden. Die Spinntemperatur Strecken unter Spannung hält, beispielsweise wenn die sollte an der Spinndüse 260 bis 280° C betragen. Wenn Fäden mehrere Tage um die Streckspule gewickelt Temperaturen um mehr als 10⁰C höher oder niedriger bleiben, nimmt die Kräuselungszahl ab im Vergleich als dieser Bereich angewendet werden, kann die feine zu der Kräuselungszahl der Fäden, die nicht unter 35 Kräuselung nicht erreicht werden, selbst wenn die Spannung gehalten werden. Eine genügende Krause- anderen Verfahrensstufen erfindungsgemäß durchhang kann in diesen Fällen selbst dann nicht erhalten geführt werden. Die Temperatur an der Spinndüse werden, wenn die Fäden der Wärmebehandlung erst kann einfach und genau dadurch gemessen werden, nach der Entspannung ausgesetzt werden, so daß man daß man eine kleine Bohrung in der Spinndüsenkein befriedigendes Ergebnis erhält. 40 oberfläche anbringt und einen Thermistor (Heißleiter)

Wenn im Gegensatz hierzu die erfindungsgemäßen, in dieses Loch einführt.

gekräuselten Fasern bzw. Fäden mehr als 2 Tage um Auch die Spinngeschwindigkeit beeinflußt die

die Streckspule gewickelt bleiben, kann dennoch die Kräuselungseigenschaften der entstandenen Fasern, gleiche außerordentlich feine Kräuselung innerhalb Obwohl eine leichte Kräuselung bei einer Spinnge- ά von etwa 2 Minuten erhalten werden, wie wenn man 45 schwindigkeit von weniger als 600 m/Min, erhalten die Fäden unmittelbar nach dem Strecken entspannt. werden können, ist es doch für die erfindungsgemäß A Selbst mit einer Wärmebehandlung nach einer gewissen angestrebte sehr feine Kräuselung notwendig, eine ' Lagerungsperiode können feine Kräuselungen erhalten höhere Spinngeschwindigkeit als 600 m/Min, einzuwerden und der Feinheitsgrad der Kräuselungen halten.

ändert sich wenig, selbst wenn die Fäden anschließend 5° Es ist ferner notwendig, daß die Bedingungen, unter wärmebehandelt werden. denen die nicht gestreckten Fäden der Wärmebehand-

Das als Ausgangsmaterial für die vorliegende lung ausgesetzt werden, und die Streckbedingungen Erfindung dienende kristalline Polypropylen kann sorgfältig reguliert werden. Wenn die Wärmebehanderhalten werden, wenn man in üblicher Weise Poly- lung der nicht gestreckten Fasern unterbleibt oder bei propylen in Gegenwart eines Katalysators für die 55 einer niedrigeren Temperatur als dem vorgeschriebenen Herstellung von isotaktischem Polypropylen poly- Bereich von 120 bis 150⁰C durchgeführt wird, erhält merisiert. Das als Nebenprodukt anfallende nicht man entweder keine Kräuselung oder eine sehr schlechte kristalline Polypropylen kann durch Extrahieren mit Kräuselung, selbst wenn man das Strecken in dem n-Heptan oder einem ähnlichen Lösungsmittel ent- vorgeschriebenen Bereich von 110 bis 15O⁰C durchfernt werden. Für die Zwecke der vorliegenden 60 führt und anschließend die Fasern bzw. Fäden entErfindung verwendet man kristallines Polypropylen spannt. Die Wärmebehandlung der nicht gestreckten mit weniger als 20 %> vorzugsweise weniger als 10% Fäden in dem vorgeschriebenen Temperaturbereich von mit n-Heptan extrahierbaren Bestandteilen. Das beeinflußt offensichtlich die Zunahme der Kräusezum Verspmnen verwendete Polypropylen muß einen lungsfähigkeit der Fäden, was sich aus der Tatsache für das Schmelzspinnen geeigneten Polymerisations- 65 erkennen läßt, daß die Kräuselung sogar dann erzielt grad haben. Für diesen Zweck wird ein Polymer mit werden kann, wenn man das Strecken bei einer einer reduzierten Viskosität (rj_Sp/C) von 0,8 bis 3,0, Temperatur von 110 bis 150⁰C vornimmt. Man hat vorzugsweise von 1,4 bis 2,5 (gemessen in Tetralin nämlich bisher angenommen, daß bei einer so hohen

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Strecktemperatur keine Kräuselung erzielt werden wirkt bzw. verstrickt werden. Die Kräuselung kann

kann. unter der Spannung hervorgerufen werden, die auf die

Die Temperatur und die Dauer der Wärmebehand- Fasern während des Strickens bzw. Wirkens ausgeübt

lung stehen miteinander im umgekehrten Verhältnis wird.

in Beziehung, d. h. um den gleichen Effekt der Wärme- 5 Die »Kräuselungsdehnung«, die in den folgenden

behandlung bei einer höheren Temperaur zu erreichen, Beispielen angegeben wird, wird wie folgt definiert:

sollte die Dauer der Wärmebehandlung kurzer sein. L — S

Beispielsweise wird man mit einer Wärmebehandlung Kräuselungsdehnung = — · 100 (%)·

bei 130^cC und einer Dauer von etwa 30 Minuten das ^o

gleiche erreichen wie bei 12O⁰C und einer Dauer io Bemerkungen:

von mehr als einer Stunde. Die Dauer der Wärme- ^s° .^Län§^{e der} gekräuselten Fäden nachdem eine Anfangsbe-

,,,, , ,. , . , ,„„. lastung von 1 mg/den aufgebracht worden ist.

behandlung schwankt normalerweise von etwa 10 Mi- _L _{Länge des gleichen gekräuselten} Fadens, solange eine

nuten bis 2 Stunden. Belastung von 100 mg/den aufgebracht wird.

Wenn man versucht, die nach obigen Angaben in

der Wärme behandelten Fasern bei einer Temperatur 15 B e i s ρ i e 1 1 zu strecken, die niedriger ist als der vorgeschriebene

Bereich von 110 bis 15O⁰C, so ist das Strecken nicht Unter Verwendung von Titantrichlorid und Diäthyl- oder nur mit einem niedrigen Streckverhältnis möglich. aluminiumchlorid als Katalysatoren sowie einer kleinen Ein niedriges Streckverhältnis ist aber nicht annehm- Menge Wasserstoff zum Modifizieren des Molekularbar, da dies zu einer ungenügenden Kräuselung der 20 gewichts wurde Propylen in η-Hexan polymerisiert; Fasern führt. das Polymer wurde in der üblichen Weise aufgearbeitet, Wenn man das Strecken bei der vorgeschriebenen wobei man Polypropylenpulver mit einer reduzierten Temperatur vornimmt, so ist das Streckverhältnis nicht Viskosität von 2,0 und einem n-Heptan-Gehalt von beschränkt, doch liegt es normalerweise bei 1,1 bis 4,0, 2,1 % erhielt.

vorzugsweise bei 2,0 bis 3,5. 25 Als thermischer Stabilisator wurden 0,1 % 2,6-Di-Wenn die Fäden bei einer Temperatur innerhalb t-butyl-p-cresol zugegeben; diese Mischung wurde in des vorgeschriebenen Bereichs gestreckt werden, ist eine Tablettiervorrichtung gegeben, wobei man ein nicht nur eine Kräuselung möglich, sondern man Polymergranulat mit einer reduzierten Viskosität von erhält auch eine extrem feine Kräuselung, die bisher 1,8 erhielt. Der Depolymerisationsgrad war 1,1. mit üblichen Methoden, ohne anschließende Wärme- 30 Zum Verspinnen wurde eine normale Schmelzbehandlung, niemals erzielt werden konnte. Unter spinnmaschine, bestehend aus Extruder und Zahnradsolchen Bedingungen ist vielmehr das Ergebnis ein pumpe, verwendet. Die Temperatur an der Spinndüse feingekräuseltes Garn mit einer Kräuselungsfähigkeit, war 265⁰C. Die Spinndüse hatte 24 Löcher, jedes mit die auch dann nicht niedriger ist, wenn man das Garn einem Durchmesser von 0,45 mm. Der ausgepreßte unter Spannung lange Zeit stehenläßt. Sobald die 35 Faden wurde mit 2O⁰C kalter Luft gekühlt. Das gestreckten Fasern entspannt werden, entwickelt sich Spinnen wurde mit einer Aufnahmegeschwindigkeit die Kräuselung, so daß eine Wärmebehandlung nach von 800 m/Min, durchgeführt, dem Entspannen nicht unbedingt notwendig ist. Die nicht gestreckten Fäden wurden 1 Stunde lang Die Anzahl der Kräuselungen schwankt in Abhängig- bei 140° C behandelt, während sie auf Spulen aufgekeit von dem Fadendenier. Eine besonders feine 40 wickelt waren. Diese nicht gestreckten Fäden wurden Kräuselung, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in der üblichen Weise gestreckt. Die gestreckten erreicht werden kann, sind mehr als 40 Kräuselungen Fadenbündel von 70 den/24 Fäden wurden bei einer pro 25 mm im Falle eines einzelnen 1-den bis 5-den- Strecktemperatur von 14O⁰C, einem Streckverhältnis Fadens, wie er für Kleidungsstücke verwendet wird, von 3,0 und einer Streckgeschwindigkeit von 400 m/ und etwa 25 Kräuselungen pro 25 mm, selbst im Falle 45 Min. erhalten.

eines einzigen 15-den-Fadens. Die Anzahl der mit Innerhalb von 30 Minuten wurden die gestreckten

bisher üblichen Verfahren erhaltenen Kräuselungen ist Fäden zu Strängen verarbeitet, wobei sich eine extrem

weniger als die Hälfte der angegebenen Werte. feine Kräuselung entwickelte, und dann wurde rasch

Wenn die Garne unmittelbar nach dem Strecken ein Gleichgewichtszustand erreicht. Die Eigenschaften

entspannt werden, wird eine extrem feine Kräuselung 5° der gekräuselten Fasern waren folgende:

praktisch sofort entwickelt Wenn andererseits die Kräuselungsdehnung 120 »/0

Fasern bzw. Faden mehr als 2 Tage auf der Spule _{Anzahl der} Kräuselungen 51/25 mm

aufgewickelt bleiben, erreichen die gestreckten Faden

trotzdem nahezu einen Gleichgewichtszustand inner- Nachdem diese Stränge 30 Minuten mit Dampf

halb von 2 Minuten nach dem Entspannen. Außerdem 55 bei 120° C behandelt wurden, zeigten sie nur einen

wird die gleiche feine Kräuselung erhalten, wie wenn geringen Unterschied gegenüber den nicht behandelten

man die Fäden unmittelbar nach dem Strecken ent- Strängen; sie hatten die folgenden Eigenschaften:

spannt. Die Kräuselung welche bei Raumtemperatur Kräuselungsdehnung 125 %

em Gleichgewicht erreicht zeigt wenig Veränderung, _{AnzaM der} Kräuselungen 51/25 mm

selbst bei einer anschließenden Wärmebehandlung, 60

d. h., daß ein anschließendes Erwärmen und Ent- Beispiel 2 spannung zur Erzielung von Kräuselungen nicht

notwendig ist, aber manchmal zweckmäßig sein kann, Ein nach dem Polymerisationsverfahren des Beium die erhaltene Kräuselung noch weiter zu stabili- spiels I erhaltenes kristallines Polypropylen mit einer sieren. 65 reduzierten Viskosität von 2,5 wurde mit 2,0% Da die gekräuselten Fäden gemäß der Erfindung 2,6-Di-t-butyl-p-cresol als thermischem Stabilisator schnell ihre Kräuselung entwickeln, können die versetzt. Diese Mischung wurde in eine Tablettiergestreckten Fäden direkt von einer Streckspule ver- maschine gegeben; man erhielt ein Polymer mit

einer reduzierten Viskosität von 2,0. Dieses Polymer wurde als Rohmaterial zum Verspinnen verwendet. Der Depolymerisationsgrad dieses Polymers war 1,25. Die durch das Verspinnen dieses Polymers erhaltenen nicht gestreckten Fäden mit einer Spinndüsentemperatür von 275 ⁰C und einer Spinngeschwindigkeit von 1000 m/Min, wurden 30 Minuten lang einer Wärmebehandlung bei 130⁰C ausgesetzt. Die in der Wärme behandelten Fäden wurden mit einem Verhältnis von 3,0 bei 135 ⁰C gestreckt, wobei man gestreckte Fadenbündel aus Einzelfäden von 15 den erhielt. Die zu Strängen verarbeiteten Fäden erreichten innerhalb von 30 Minuten nach dem Strecken rasch einen Gleichgewichtszustand. Die gekräuselten Fasern hatten folgende Eigenschaften:

Kräuselungsdehnung 90%

Anzahl der Kräuselungen 35/25 mm

Wenn man die gestreckten Fäden bei Raumtemperatur 1 Woche lang um die Streckspule gewickelt stehenließ, erreichte die Kräuselung ein Gleichgewicht in etwa 2 Minuten. Die Fäden hatten folgende Eigenschaften:

Kräuselungsdehnung 80%

Anzahl der Kräuselungen 30/25 mm ^a5

Wenn man dieses Garn mit Dampf bei 120⁰C behandelte, wurden folgende Kräuselungswerte gemessen:

Kräuselungsdehnung 83%

Anzahl der Kräuselungen 32/25 mm

Beispiel 3

3 kg Trioctylamin und 3 kg ausgefälltes Calciumcarbonat mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,05 μ wurden mit 94 kg granuliertem Polypropylen mit einer reduzierten Viskosität von 2,0 und einem Depolymerisationsgrad von 1,25 vermischt; das Polypropylen wurde nach dem Verfahren des Beispiels 2 erhalten. Das granulierte Polymer wurde zum Verspinnen verwendet (Spinnkopftemperatur 265⁰C; Spinngeschwindigkeit von 900 m/Min.). Die Fäden wurden 20 Minuten lang bei 135⁰C behandelt.

Die wärmebehandelten, nicht gestreckten Fäden wurden bei 140⁰C um das 2,3fache gestreckt. Man erhielt Fadenbündel von 100 den/24 Fäden. Diese gestreckten Fäden wurden nach dem Strecken in Minuten zu Strängen verarbeitet. Man erhielt eine extrem feine Kräuselung, wobei in 1 Minute ein Gleichgewicht erreicht wurde. Die Eigenschaften der gekräuselten Fäden waren folgende:

Kräuselungsdehnung 115 %

Anzahl der Kräuselungen 48/25 mm

Wenn man diese Fäden 30 Minuten lang mit Dampf bei 120° C behandelte, hatten die gekräuselten Fasern folgende Eigenschaften:

Kräuselungsdehnung 120%

Anzahl der Kräuselungen 50/25 mm

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von gekräuselten Polypropylenfäden, wobei kristallines Polypropylen bei einer Temperatur an der Spinndüse von 260 bis 280° C mit einer Spinngeschwindigkeit von mehr als 600 m/Min, ersponnen, die Fäden auf 120 bis 15O⁰C erhitzt, dann bei 110 bis 150⁰C gestreckt und schließlich entspannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man kristallines Polypropylen mit einem Depolymerisationsgrad von weniger als 2,0 verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein kristallines Polypropylen mit einer reduzierten Viskosität von 0,8 bis 3,0, gemessen in Tetralin bei 135⁰C und bei einer Konzentration von 0,1 g/100 ml, verwendet.