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Verfahren zur Herstellung von Fäden aus Polyolefinen
Polyäthylen und homologe Polyolefine werden bekanntlich mittels Schneckenpressen unter Veiwendung feiner Düsen zu Fäden versponnen. Bei den nach dem Niederdruckverfshren hergestelltenPolyolefi- nen muss man in der Schneckenpresse sehr hohe Temperaturen anwenden, weil die Viskosität der Polvmeren nur unter diesen Bedingungen eine Verarbeitung zulässt. Ein Polyäthylen mit einem Molekulargewicht von 150000 muss bei diesem Spinnprozess beispielsweise auf mindestens 3000 C erhitzt werden. Aber selbst bei diesen Temperaturen ist die Homogenisierung der Masse noch unzureichend, und es bereitet grosse Schwierigkeiten, hinreichend feine Fäden zu erzeugen.
Ein grosser Nachteil dieser hohen Arbeitstemperaturen ist ausserdem ein merklicher Abbau der Polymeren, so dass bei den aus der Düse austretenden Fäden niedrigere Molekulargewichte festgestellt werden als beim Ausgangsmaterial. Dies hat bekanntlich eine Verschlechterung der Fadeneigenschaften zur Folge.
Es wurde nun gefunden, dass man die Verarbeitung von Niederdruck-Polyolefinen mittels Schneckenpressen wesentlich erleichtern kann, wenn man der Polymermasse vor dem Verspinnen 2 - 2ff1/o eines hochsiedenden Mineralöls zugesetzt hat. Als Mineralöle werden Kohlenwasserstoffgemische mit einem Schmelzpunkt von unter 1000 C und einem Siedepunkt von wenigstens 2500 C und einem wenigstens 9fJ1/o betragenden Anteil an aliphatischen oder cycloaliphatischen Verbindungen verwendet. Besonders geeignet sind beispielsweise handelsübliche Paraffine mit einem Mindestsiedepunkt von 3600 C.
Durch diese Massnahme werden die Verarbeitungstemperaturen der Polymeren herabgesetzt, ferner ist ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens darin zu sehen, dass sich die Auspressgeschwindigkeit stark erhöhen lässt, und dass eine viel bessere Homogenisierung erreicht wird.
Auf Grund dieser verbesserten Arbeitsbedingungen lassen sich Fäden mit sehr viel feinerem Titer herstellen als bisher. Durch den Zusatz der Mineralöle wird weiterhin das Verstreckungsvermögen der Fäden verbessert und schliesslich auch noch eine leichtere Anfärbbarkeit für mineralöllösliche Farbstoffe erreicht. Das Mineralöl kann, falls erforderlich, zum Teil durch Petrolätber wieder aus den Fäden herausgewaschen werden, doch ist dies für die meisten Verwendungszwecke nicht notwendig, da das Mineralöl aus den Polyolefinen nur sehr schwer wieder abgegeben'wird.
Die Verarbeitung der 2 - 2to Mineralöl enthaltenden Polymerschnitzel erfolgt, je nach Molekulargewicht des Polymeren, bei Temperaturen zwischen 250 und 3500 C. Man kann auch noch höhere Temperaturen anwenden, falls dies notwendig sein sollte. Es muss jedoch dafür Sorge getragen sein, dass ein Mineralöl verwendet wird, das bei den Arbeitstemperaturen beständig ist. Ein Arbeiten bei Temperaturen unterhalb 2500 C ist unzweckmässig. Dabei ist es jedoch nicht erforderlich, dass die Temperaturen innerhalb der ganzen Spinnapparatur oberhalb von 250 C liegen. Beispielsweise können der eigentliche Spinn-
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masse unerlässlich, dass die Mischung an irgendeiner Stelle der Spinnvorrichtung, z. B. in der Schneckenpresse wenigstens für kurze Zeit auf 2500 C erhitzt wird.
Wie oben bereits erwähnt, liegt der Hauptvorteil des erfindungsgemässen Verfahrens in der schnelleren Verarbeitbarkeit der Polymeren. So kann die Leistung einer Schneckenpresse erheblich gesteigert werden. Durch die kürzere Verweilzeit der Polymermasse in der Schneckenpresse bei hohen Temperaturen wird der Abbau auf ein Minimum herabgesetzt. Ferner erreicht man durch den Mineralölzusatz auch bei
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hohem Molekulargewicht der Polymeren niedrigere Viskositäten, so dass man Düsen mit feineren Öffnungen einsetzen kann und dadurch zu dünneren Fäden kommt. Während man bei den üblichen Spinnverfahren möglichst jede Abzugsspannung an der Düse vermeiden musste, kann man nach dem vorliegenden Verfahren mit einer gewissen Verstreckung abziehen und dadurch nochmals eine Herabsetzung des Fadentiters herbeiführen.
Das Verhältnis der späteren Heissverstreckung wird durch diese Massnahme nicht vermindert.
Ausser den genannten Vorteilen, die insbesondere für Polyolefine mit den Molekulargewichten von etwa 150000 gelten, kann man durch das Verfahren aber noch weitere Verbesserungen erzielen, da der Mineralölzusatz auch Polyolefine mit Molekulargewichten von 250000 bis 500000 für die Verarbeitung nach dem Schnecken-Pressenverfahren geeignet macht. Die Verarbeitungstemperaturen dieser Polymeren werden durch den Mineralölzusatz so weit herabgesetzt, dass die Zersetzungsgeschwindigkeit in tragbaren Grenzen bleibt. Man kann somit die Vorzüge dieser langkettigen Polymeren ausnutzen und beispielsweise Fäden mit verbesserten Festigkeitseigenschaften herstellen.
Beispiel l : Nach demNiederdruck-VerfahrerhergestelltePolyäthylen-Schnitzel mit einem Mo- lekulargewicht von 150000 werden mit 10% Paraffinöl (mit einem Siedepunkt von 3600 C) gründlich durchgemischt, und anschliessend mit einer eingängigen Sehneckenpresse durch eine 36-Loch-Düse zu Fäden versponnen. Der Durchmesser der Spinnöffnungen beträgt 0, 250 mm. Die Schnecke hat eine Länge von 600 mm und an der heissesten Stelle eine Temperatur von 310 C. Es wird mit einer Drehzahl der Schnecke von 50 U/min gearbeitet. Die Fäden werden nach dem Austritt aus der Düse zunächst durch ein Heisswasserbad geleitet und anschliessend über einer heissen Platte um 800% verstreckt.
Man erhält einen Multim-Faden mit einem Einzeltiter von 16 den. Die Festigkeit beträgt 6. 1 g/den, bel einer Dehnung von 22%.
Beispiel 2 (Gegenbeispiel) : Die gleichen Polyäthylenschnitzel wie in Beispiel 1 werden ohne Parafflnölzusatz verarbeitet. Die Temperatur innerhalb der Schneckenpresse muss 370u C betragen, damit eine einwandfreie Durchmischung der Polymermasse und ein brauchbarer Faden erhalten werden. Trotz der erhöhten Temperatur kann die Schnecke höchstens mit einer Geschwindigkeit von 12 U/min betrieben werden. (Es wird ebenfalls eine 36-Loch-Düse verwendet ; Durchmesser der Spinnöffnungen : 0, 250 mm.) Die Fäden werden dann, wie in Beispiel 1 beschrieben weiterbehandelt und haben nach einer Verstreckung um 8001o einen Einzeltiter von 45 den. Die Festigkeit beträgt 5, 5 g/den bei einer Dehnung von 22go.
Beispiel 3 : Polyäthylenschnitzel mit einem Molekulargewicht von 150000 werden mit 20% Paraffinöl (Siedebereich 360 - 3800 C) vermischt und in der gleichen Schneckenpresse wie in Beispiel 1 beschrieben, verarbeitet. Die maximale Temperatur Innerhalb der Schnecke beträgt 3300 C, die Schnekkendrehzahl 100 U/min. Die Fäden werden durch ein Heisswasserbad mit einer Geschwindigkeit von 4 m/min abgezogen. Nach einer Verstreckung um 800"/0 werden die Fäden mit einer Geschwindigkeit von
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4 :affinöl (wie im Beispiel 3) vermischt und entsprechend Beispiel 1 versponnen. Die Maximaltemperatur
Innerhalb der Schnecke beträgt 350 C.
Es wird eine 54-Loch-Düse mit einem Einzeldurchmesser von 0, 250 mm verwendet. Die Umdre- hungsgeschwindigkeit der Schnecke beträgt 36 U/min. Der Faden wird mit einer Geschwindigkeit von
2 m/min durch ein heisses Wasserbad abgezogen und über einer Platte bei 1220 C um 800% verstreckt. Der fertige Faden hat einen Einzeltiter von 19 den, eine Festigkeit von 7 g/den und eine Dehnung von 19%.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Fäden aus Polyolefinen unter Verwendung von Schneckenpressen, dadurch gekennzeichnet, dass man der Polymermasse vor dem Verspinnen 2-25% eines hochsiedenden
Mineralöls zusetzt.