CA2561321A1

CA2561321A1 - Polypropylene monofilaments with improved properties

Info

Publication number: CA2561321A1
Application number: CA002561321A
Authority: CA
Inventors: Claudia Fritz
Original assignee: Rhodia Chimie; Claudia Fritz
Current assignee: Rhodia Chimie SAS
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2005-10-27
Also published as: CN1950551A; WO2005100649A1; TW200613594A; US20080113194A1; AU2005233341A1; BRPI0508733A; FR2868438A1; KR20060132985A; ZA200608115B; FR2868438B1; EP1730334A1; JP2007530813A; AU2005233341B2

Abstract

L'invention concerne des monofilaments à base de polypropylène présentant de s propriétés améliorées, notamment une résistance à l'abrasion améliorée, un procédé de fabrication de ces monofilaments et leur utilisation. L'invention concerne plus particulièrement des monofilaments à base de polypropylène obtenus à partir d'un polypropylène présentant un indice de viscosité en fon du (MFI) 230 ~C/2,16 kg inférieur ou égal ô 1.9 g/10min.The invention relates to polypropylene-based monofilaments having improved properties, including improved abrasion resistance, a method of manufacturing such monofilaments and their use. The invention relates more particularly to polypropylene-based monofilaments obtained from a polypropylene having a melt viscosity index of (MFI) 230 ~ C / 2.16 kg less than or equal to 1.9 g / 10min.

Description

MONOFILAMENTS A BASE DE POLYPROPYLENE A PROPRIETES AMELIOREES
L'invention concerne des monofilaments à base de polypropylène présentant des propriétés améliorées, notamment une résistance à l'abrasion améliorée, un procédé de fabrication de ces monofilaments et leur utilisation. L'invention concerne plus particulièrement des monofilaments à base de polypropylène obtenus à partir d'un polypropylène présentant un indice de viscosité en fondu (MFI) 230 °C/2,16 kg inférieur ou égal à 1.9 g/10min.
Les articles textiles à deux dimensions en polypropylène sont d'un grand intérêt, en tant que moyens de filtration résistant chimiquement et mécaniquement, pour la filtration dans les industries chimique, pharmaceutique et alimentaire.
Les monofilaments de polypropylène pur présentent l'inconvénient de former beaucoup de poussières par suite de la faible résistance de cette substance à
l'abrasion lors du processus de tissage. Le problème de l'abrasion est connu également pour d'autres thermoplastiques. C'est ainsi que l'EP-A2-0 784 107 cite des monofils filés à
l'état fondu, de polyamide, polyester ou polypropylène, destinés aux toiles des machines à papier et aux fils des coupe-bordures. Selon ce brevet, on obtient des monofilaments résistant à l'abrasion à l'aide de 70 à 99 % en poids de polymère fibrogène et de 1 à
30 % en poids d'un caoutchouc de polyéthylène/polypropylène, modifié à
l'anhydride maléfique, et d'autres additifs. Les exemples se limitent toutefois, en ce qui concerne le polymère fibrogène, au polyamide 6 et au polyéthylènetéréphtalate, ainsi qu'à
un copolyamide de PA66 et de PA6. Les vitesses de filage ne sont pas précisées.
Grâce à l'EP-A-1059370, on connaît également un procédé de fabrication de multifilaments de polypropylène destinés à des applications textiles. Comme matériau de départ, on utilise un polypropylène isotactique, catalysé par un métallocène, dont l'indice de viscosité en fondu est supérieur à 19 g pour 10 minutes. On trouve décrits des multifilaments FOY (Fully Oriented Yarns [= fils totalement orientés]) de 10 dpf (= denier par filament) [0,03953 mm] et POY (Partially Oriented Yarns [= fils partiellement orientés]) de 2 dpf (= deniers par fibre) [0,01768 mm]. En ce qui concerne les fils fabriqués, seules figurent des indications générales. On ne trouve pas décrits de monofilaments.
Les demandes WO 02/086207 et WO 03/048434 décrivent des monofilaments de polypropylène comprenant des additifs. Le polypropylène mis en oeuvre pour fabriquer les monofilaments présente un indice de viscosité en fondu supérieur ou égal à
6g pour MONOFILAMENTS BASED ON POLYPROPYLENE WITH IMPROVED PROPERTIES
The present invention relates to polypropylene-based monofilaments having improved properties, including improved abrasion resistance, process of manufacture of these monofilaments and their use. The invention relates to more particularly polypropylene monofilaments obtained from a polypropylene having a melt viscosity index (MFI) 230 ° C / 2.16 kg lower or equal to 1.9 g / 10min.
Two-dimensional polypropylene textile articles are of great interest, as means of filtration chemically and mechanically resistant, for the filtration in the chemical, pharmaceutical and food industries.
The monofilaments of pure polypropylene have the drawback of forming a lot of dust due to the low resistance of this substance to abrasion during the weaving process. The problem of abrasion is also known for other thermoplastics. Thus, EP-A2-0 784 107 mentions monofilaments spun to the molten state, of polyamide, polyester or polypropylene, intended for canvases machines paper and wire trimmer. According to this patent, we obtain monofilaments abrasion resistant with 70 to 99% by weight of fibrogenic polymer and from 1 to 30% by weight of a polyethylene / polypropylene rubber, modified to anhydride evil, and other additives. However, the examples are limited, as far as regards the fibrogenic polymer, polyamide 6 and polyethylene terephthalate, as well as a copolyamide of PA66 and PA6. The spinning speeds are not specified.
With the aid of the EP-A-1059370, it is also known a method of manufacturing multifilament polypropylene for textile applications. As material of metallocene catalyzed isotactic polypropylene is used.
whose index melt viscosity is greater than 19 g for 10 minutes. We find described of the Multifilament FOY (Fully Oriented Yarns) of 10 dpf (= denier by filament) [0.03953 mm] and POY (Partially Oriented Yarns [= yarn partially oriented]) of 2 dpf (= denier per fiber) [0.01768 mm]. Concerning the son manufactured, only general indications are given. We do not find described of monofilaments.
Applications WO 02/086207 and WO 03/048434 describe monofilaments of polypropylene comprising additives. Polypropylene used for make the monofilaments have a melt viscosity index greater than or equal to 6g for

2 minutes. Ces monofilaments présentent des propriétés de résistance à
l'abrasion correctes.
Le problème de l'invention consiste à mettre à disposition des monofilaments à
base de polypropylène, plus résistants à l'abrasion que les monofilaments connus de l'art 5 antérieur. Un autre problème de l'invention consiste à obtenir des monofilaments à base de polypropylène, qui présentent une résistance améliorée vis-à-vis de l'abrasion lors du tissage.
Un autre problème encore consiste à mettre à disposition l'utilisation de 10 monofilaments, possédant une bonne résistance à l'abrasion, pour la fabrication d'articles techniques à deux dimensions, notamment destinés à la filtration.
Le problème est résolu selon l'invention notamment grâce à l'utilisation, pour la fabrication des monofilaments, d'un polypropylène présentant un indice de viscosité en fondu (MFI) 230°C/2.16 kg inférieur ou égal à 1.9 g/10min.
Les polypropylènes conventionnellement utilisés dans la fabrication des monofilaments sont des polypropylènes isotactiques.
Les monofilaments de l'invention présentent avantageusement une abrasion inférieure ou égale à 0.014%.
L'abrasion des monofilaments est déterminée par mesure gravimétrique de la quantité de duvet produite lors de la fabrication d'une longueur de tissu de 300m, selon la méthode décrite ci-dessous dans la partie expérimentale. La valeur d'abrasion correspond au résultat de la formule décrite ci-dessous dans la partie expérimentale, calculée pour une longueur de tissu de 300 m.
II est particulièrement avantageux que les monofilaments présentent une abrasion de moins de 0,014 %. En effet, lorsque l'abrasion est supérieure à 0,014 %, il peut se produire des irrégularités lors du tissage, dues à un encrassement trop rapide des peignes. Cela peut obliger à raccourcir les intervalles entre nettoyages, ce qui diminue la productivité du métier.
Les monofilaments de l'invention présentent de préférence une abrasion inférieure ou égale 0.01 %.
II est approprié que les monofilaments possèdent une résistance d'au moins 50 cN/tex, pour un allongement correspondant à l'effort de traction maximal (allongement 2 minutes. These monofilaments have properties of resistance to abrasion correct.
The problem of the invention consists in providing monofilaments for polypropylene base, more resistant to abrasion than monofilaments Known art Previous. Another problem of the invention consists in obtaining monofilaments based polypropylene, which have improved resistance to abrasion during the weaving.
Another problem is to make available the use of 10 monofilaments, having good abrasion resistance, for the manufacture of articles two-dimensional techniques, especially for filtration.
The problem is solved according to the invention in particular by the use, for the manufacture of monofilaments, a polypropylene having a viscosity Fused (MFI) 230 ° C / 2.16 kg less than or equal to 1.9 g / 10min.
The polypropylenes conventionally used in the manufacture of monofilaments are isotactic polypropylenes.
The monofilaments of the invention advantageously have an abrasion less than or equal to 0.014%.
Monofilament abrasion is determined by gravimetric measurement of the amount of down produced during the manufacture of a length of 300m, according to the method described below in the experimental part. The abrasion value corresponds to the result of the formula described below in the part experimental, calculated for a fabric length of 300 m.
It is particularly advantageous that the monofilaments have a abrasion less than 0.014%. Indeed, when the abrasion is greater than 0.014%, it can to produce irregularities during weaving, due to excessive fouling of the combs. This may require shortening the intervals between cleanings, this which decreases the productivity of the trade.
The monofilaments of the invention preferably have an abrasion lower or equals 0.01%.
It is appropriate that the monofilaments have a strength of at least 50 cN / tex, for an elongation corresponding to the maximum tensile stress (elongation

3 à la rupture) au moins égal à 20 %. En effet, une résistance inférieure à 50 cN/tex présente l'inconvénient de multiplier les casses de fil lors du processus de tissage.
Les monofilaments de l'invention présentent avantageusement une constante mécanique supérieure ou égale à 285cN/tex.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les monofilaments comprennent un additif. Les monofilaments comprennent avantageusement de 0.01 à
20% en poids d'additif par rapport au poids de polypropylène.
Avantageusement, il est approprié d'utiliser comme additif un copolymère de polypropylène/polyéthylène possédant un point de fusion >_ 140 °C.
Avantageusement cet additif est présent dans une proportion de 1 à 20% en poids par rapport au poids de polypropylène.
L'invention concerne également un procédé de fabrication des monofilaments de l'invention, comprenant les étapes de filage du polypropylène en fondu par extrusion, étirage et bobinage.
Les monofilaments à base de polypropylène de l'invention peuvent étre obtenus à
partir de méthodes classiques de filage. Ils sont généralement obtenus par filage en fondu par extrusion, refroidissement dans un bain d'eau lorsque le titre des monofilaments est supérieur ou égal à 0.05mm, étirage et bobinage. Lorsque les monofilaments de l'invention comprennent un additif, l'additif est généralement ajouté au polypropylène en amont d'une extrudeuse avant le filage.
Les monofilaments selon l'invention conviennent particulièrement à la fabrication d'articles techniques à deux dimensions, et notamment à la fabrication de tels articles dans le domaine de la filtration. Ces articles, lorsqu'ils sont destinés à la filtration, notamment dans les industries chimique, pharmaceutique et alimentaire, sont de préférence des tissus.
On va maintenant décrire l'invention de façon plus détaillée, à l'aide d'exemples.
Polymère Comme polymère, on utilise lors des essais un polypropylène dont l'indice de viscosité en fondu (MFI) 230°C/2,16kg est de 1.7 g/10min.
On met en oeuvre chaque fois 300 kg de granulé de polypropylène, en utilisant des fûts de 25 kg Les granulés de polypropylène et éventuellement les granulés d'additif sont admis directement dans l'extrudeuse et fondus. 3 at break) at least 20%. Indeed, a resistance lower than 50 CN / tex has the disadvantage of multiplying the breakages of wire during the process of weaving.
The monofilaments of the invention advantageously have a constant mechanical greater than or equal to 285cN / tex.
According to a particular embodiment of the invention, monofilaments include an additive. The monofilaments advantageously comprise 0.01 at 20% by weight of additive relative to the weight of polypropylene.
Advantageously, it is appropriate to use as additive a copolymer of polypropylene / polyethylene having a melting point> 140 ° C.
Advantageously this additive is present in a proportion of 1 to 20% by weight with respect to weight of polypropylene.
The invention also relates to a process for producing monofilaments the invention, comprising the steps of spinning the polypropylene fu extrusion, stretching and winding.
The polypropylene-based monofilaments of the invention can be obtained at from classical spinning methods. They are usually obtained by spinning in melted by extrusion, cooling in a water bath when the title of monofilaments is greater than or equal to 0.05mm, stretching and winding. When the monofilaments of the invention comprise an additive, the additive is usually added to polypropylene upstream of an extruder before spinning.
The monofilaments according to the invention are particularly suitable for manufacturing two-dimensional technical articles, and in particular the manufacture of such goods in the field of filtration. These articles, when intended for filtration, especially in the chemical, pharmaceutical and food industries, are tissue preference.
We will now describe the invention in more detail, using examples.
Polymer As a polymer, polypropylene with a viscosity Fused (MFI) 230 ° C / 2.16kg is 1.7g / 10min.
Each time 300 kg of polypropylene granulate are used, using drums 25 kg The polypropylene granules and optionally the additive granules are admitted directly into the extruder and melted.

4 Conditions de filage Extrudeuse : diamètre : 40 mm; longueur du cylindre : UD = 25 Pression de l'extrudeuse : 80 bar dbit : 14.5 kg/h 4 Conditions of spinning Extruder: diameter: 40 mm; cylinder length: UD = 25 Extruder pressure: 80 bar flow rate: 14.5 kg / h

5 zones chauffantes Pompe de filage cylindre : 10 cm3/tours :

Bloc de filage : chauffage lectrique Pompe de titrage 23,19 tours/min :

Filires : diamtre : 0,7 mm longueur du capillaire : 3 x D
Bain d'eau : distance entre filière et bain d'eau : 45 mm température : 50 °C
Bancs d'étirage et canaux de chauffage Banc d'étirage 1 : 7 galettes; diamètre des galettes : 230 mm; 1 canal de chauffage Banc d'étirage 2 : 7 galettes; diamètre des galettes : 230 mm; 1 canal de chauffage Banc d'étirage 3 : 7 galettes; diamètre des galettes : 230 mm; 2 canaux de chauffage Banc d'étirage 4 : 4 galettes; diamètre des galettes : 230 mm Méthodes de mesure ~ Indice de viscosité en fondu selon ASTM D1238 ~ Détermination du titre selon SN 197 012 et SN 197 015, complétées par DIN

~ Le calcul de la constante mécanique CM est réalisé selon la formule suivante CM = ~D ~ F [cN/tex]
où D désigne l'allongement en [%] et F la résistance en [cN/tex].
~ Détermination du retrait thermique selon BISFA (Chapitre 11 du protocole standard Détermination du retrait thermique à l'air chaud »), réalisée dans les conditions suivantes -Tension 0.02 cN/dtex -Température : 120°C
-Durée : 10 min Description des essais d'abrasion Fabrication des ensouples sectionnelles Les ensouples sectionnelles, de 1000 m chacune, ont été fabriquées à l'aide des monofils de 60 bobines des différentes variantes.
Essais de tissage 5 Les essais de tissage sont réalisés sur un métier à rubans.
Production maximale possible : 4000 tours/min La foule est formée grâce à des excentriques.
Mode de travail : sans rentrée de trame Densité des fils de chaîne : 22,80 fils/cm Peigne : ouverture : 0,175 mm épaisseur des dents : 0,264 mm largeur des dents : 7,0 mm Vitesse de rotation du métier à tisser : 1000 tours/min Vitesse de tissage : 10 m/h Armure : toile à draps L1/1 Évaluation du comportement à l'abrasion - évaluation visuelle des peignes - détermination gravimétrique de la quantité de duvet produite Lors de l'examen visuel, on photographie les peignes après une durée de fonctionnement correspondant à une longueur de tissu de 300 m, et on leur attribue un classement.
Les figure 1 A, 1 B et 1 C présentent des photographies des peignes après essai de tissage selon la méthode décrite ci-dessus. La figure 1 A correspond à
l'exemple 1, la figure 1 B à l'exemple 2, la figure 1 C à l'exemple comparatif. Les peignes des figures 1 A
et 1 B ne présentent pratiquement pas de duvet, alors que celui de la figure 1 C présente une quantité non négligeable de duvet.
L'évaluation du comportement à l'abrasion selon la méthode gravimétrique est décrite ci-dessous. Pour cela, on recueille la totalité du duvet formé, après une durée de fonctionnement correspondant à une longueur de tissu de 300 m, on la pèse et on la rapporte au poids des fils de chaine à l'aide de la formule suivante dépôt en % = masse des dépôts ~ 100 nombre de fils de chaîne . longueur des fils de chaîne ~ titre On peut également évaluer le comportement à l'abrasion selon la même méthode gravimétrique que décrite ci-dessus, pour une longueur de tissu de 1000 m. 5 heating zones Cylinder spinning pump: 10 cm3 / revolutions :

Spinning block: electric heating Titration pump 23,19 rpm :

Wires: diameter: 0.7 mm capillary length: 3 x D
Water bath: distance between die and water bath: 45 mm temperature: 50 ° C
Drawing benches and heating channels Drawing bench 1: 7 slabs; diameter of the slabs: 230 mm; 1 channel heater Drawbench 2: 7 slabs; diameter of the slabs: 230 mm; 1 channel heater Drawbench 3: 7 slabs; diameter of the slabs: 230 mm; 2 channels of heater Drawing bench 4: 4 slabs; diameter of the slabs: 230 mm Measurement methods ~ Fade viscosity index according to ASTM D1238 ~ Determination of the title according to SN 197 012 and SN 197 015, supplemented by DIN

~ The calculation of the mechanical constant CM is carried out according to the following formula CM = ~ D ~ F [cN / tex]
where D denotes the elongation in [%] and F the resistance in [cN / tex].
~ Determination of thermal shrinkage according to BISFA (Chapter 11 of the protocol standard Determination of thermal shrinkage with hot air "), carried out in terms following -Tension 0.02 cN / dtex -Temperature: 120 ° C
-Duration: 10 min Description of abrasion tests Manufacture of sectional beams The sectional beams, of 1000 m each, were made using of the monofils of 60 reels of different variants.
Weaving tests The weaving tests are carried out on a loom.
Maximum production possible: 4000 rpm The crowd is formed thanks to eccentrics.
Mode of work: without return of frame Density of warp yarns: 22.80 threads / cm Comb: opening: 0.175 mm thickness of the teeth: 0,264 mm teeth width: 7.0 mm Rotation speed of the loom: 1000 rpm Weaving speed: 10 m / h Armor: linen cloth L1 / 1 Assessment of abrasion behavior - visual evaluation of the combs - gravimetric determination of the amount of down produced During the visual examination, the combs are photographed after a period of operation corresponding to a length of fabric of 300 m, and they are assigned a ranking.
Figures 1A, 1B and 1C present photographs of the combs after try to weaving according to the method described above. Figure 1 A corresponds to example 1, the Figure 1B in Example 2, Figure 1C in the Comparative Example. Combs Figures 1A
and 1 B have virtually no down, while that of Figure 1 C present a significant amount of down.
The evaluation of the abrasion behavior according to the gravimetric method is described above below. For this, we collect all the down formed, after a period of operation corresponding to a length of fabric of 300 m, it is weighed and we have it relates to the weight of the warp yarns using the following formula % deposit = mass of deposits ~ 100 number of warp threads. length of the warp threads ~ title 10,000 The abrasion behavior can also be evaluated using the same method gravimetric as described above, for a fabric length of 1000 m.

6 La figure 2 présente les résultats en terme de comportement à l'abrasion des exemples 1, 2 et de l'exemple comparatif.
Exemples Exemple 1 Des monofilaments sont obtenus à partir de granulés de polypropylène dont l'indice de viscosité en fondu (MFI) 230°C/2,16kg est de 1.7 g/10min, selon une méthode et dans les conditions décrites ci-dessus.
Exemple 2 Des monofilaments sont obtenus à partir de granulés de polypropylène et de granulés constitués de polypropylène et de polyoléfine modifiée PP/PE, à point de fusion >140°C.
Les exemples ont été résumés au tableau 1.
Tableau 1 Exemple 1 2 Additif (% en poids) 10 Diamtre [mm] 0.15 0.15 Rsistance [cN/tex] 61 56.5 Allongement correspondant l'effort de 35.7 38.5 traction maximal [%]

Constante mcani ue 364 351 Retrait thermique (%) 2.5 3.4 Abrasion (%) (300 m tissu) 0.0094 0.004 Abrasion (%) (1000 m tissu) 0.0206 Exemple comparatif Des monofilaments sont obtenus conformément à l'exemple 2 de la demande de brevet WO 03/048434. Leur abrasion est de 0.0156%.
Les monofilaments selon l'invention conviennent à la fabrication, sans abrasion, des tissus destinés à la filtration.
Grâce aux monofilaments selon l'invention, on est parvenu à tisser pratiquement sans abrasion du monofilament de polypropylène et à accroître considérablement la durée de fonctionnement du métier à tisser. Ce monofilament convient particulièrement à
la fabrication des tissus qui sont utilisés pour la filtration dans les industries chimique, pharmaceutique et alimentaire. 6 Figure 2 shows the results in terms of abrasion behavior of examples 1, 2 and the comparative example.
Examples Example 1 Monofilaments are obtained from polypropylene granules of which the index of melt viscosity (MFI) 230 ° C / 2.16kg is 1.7g / 10min, according to a method and in the conditions described above.
Example 2 Monofilaments are obtained from polypropylene granules and granules made from polypropylene and PP / PE modified polyolefin melting> 140 ° C.
The examples are summarized in Table 1.
Table 1 Example 1 2 Additive (% by weight) 10 Diameter [mm] 0.15 0.15 Resistance [cN / tex] 61 56.5 Elongation matching the effort of 35.7 38.5 maximum traction [%]

Constant currency 364 351 Thermal Abatement (%) 2.5 3.4 Abrasion (%) (300 m fabric) 0.0094 0.004 Abrasion (%) (1000 m fabric) 0.0206 Comparative example Monofilaments are obtained according to Example 2 of the application for patent WO 03/048434. Their abrasion is 0.0156%.
The monofilaments according to the invention are suitable for manufacture, without abrasion, fabrics for filtration.
Thanks to the monofilaments according to the invention, it has been possible to weave virtually without abrasion of polypropylene monofilament and greatly increase the duration operation of the loom. This monofilament is particularly suitable for the manufacture of fabrics that are used for filtration in chemical industries, pharmaceutical and food.

Claims

1. Monofilaments based on polypropylene, characterized in that they are obtained at from a polypropylene having a melt viscosity index (MFI) 230 ° C / 2.16 kg less than or equal to 1.9 g / 10min.

2. Monofilaments according to claim 1, characterized in that present a abrasion less than or equal to 0.014%

3. Monofilaments according to claim 2, characterized in that the value abrasion is less than or equal to 0.01%

4. Monofilaments according to one of claims 1 to 3, characterized in that they have a strength of at least 50 cN / tex, for elongation corresponding at maximum tensile stress (elongation at break) not less than 20%

Monofilaments according to one of Claims 1 to 4, characterized in that they comprise 0.01 to 20% by weight relative to the weight of polypropylene, additive

6. Monofilaments according to claim 5, characterized in that the additive is a Polypropylene / polyethylene copolymer having a melting point> =
140 ° C,

Monofilaments according to claim 6, characterized in that include 1 to 20% by weight, based on the weight of polypropylene, of this copolymer.

8. Process for manufacturing monofilaments according to one of claims 1 to comprising the steps of extrusion spinning the polypropylene by extrusion, stretching and winding.

9. Use of the monofilaments according to one of claims 1 to 7 for the manufacturing two-dimensional technical articles

10. Use according to claim 9 in the field of filtration

11. Use according to claim 9 or 10, characterized in that the article is a fabric for filtration