Verfahren zur Herstellung von Polypropylen enthaltenden synthetischen Stapelfasern Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von synthetischen Stapelfasern, welche mindestens vorwiegend aus hochkristallinen Poly meren von Propylen bestehen.
Im Falle von Polypropylen (im Gegensatz zu den Polyamiden oder Polyestern) wird der Spinnprozess erleichtert, wenn man das Polymer zunächst unter gleichzeitiger Homogenisierung auf eine hohe Tem peratur (bis zu 160 C über seinen Schmelzpunkt) erhitzt. Unmittelbar anschliessend werden die Fäden bei einer Temperatur gesponnen, welche im allgemei nen unterhalb derjenigen liegt, auf welche das Poly mer erhitzt wurde. (Unter Schmelzpunkt wird die Temperatur verstanden, bei welcher das Polymer seine Kristallinität verliert und die für Polypropy- len bei etwa 170 C liegt).
Die gewöhnlich verwendeten Spinndüsen haben Durchmesser von 5-20 cm und weisen 100, 200 oder 500 Löcher mit Durchmessern von 0,3-0,7 mm auf. Die Gleichmässigkeit der Fäden wird ge währleistet durch eine Zahnradpumpe, welche das geschmolzene Polymer mit einer geeignet eingestell ten Geschwindigkeit in den Spinnkopf befördert. Der Apparat weist ferner ausser dem gewöhnlichen Fil ter in der Nähe der Spinndüse ein weiteres Filter auf, welches in der Hochtemperaturzone angeordnet ist.
Die Hauptaufgaben dieses weiteren Filters bestehen darin, sämtliche Verunreinigungen vollständig zu entfernen, plötzliche Druckveränderungen, welche die Düsenplatte schädigen können, zu vermeiden und die Lebensdauer der Spinndüsen zu verlängern. Übli cherweise wird ein Spinndruck von 50-100 kg,\cm2 angewendet. Die gesponnenen Fäden werden dann durch eine Abkühlungszone geleitet, in welcher kalte Luft zirkuliert, und werden schliesslich mit einer Geschwindigkeit von 200-1000 m;Minute auf Spu- len aufgewunden, welche etwa 30 kg Garn aufneh men können. Um Brüchigkeit zu vermeiden, ist es manchmal nützlich, den gesponnenen Faden in einer bei etwa 10-25 C gehaltenen Flüssigkeit (z. B. Wasser) abzuschrecken.
Gegenstand der Erfindung bildet nun ein Verfah ren zur Herstellung von synthetischen Stapelfasern, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine Mehrzahl von mindestens vorwiegend aus hoch kristallinen Polymeren von Propylen bestehenden Fäden durch Verspinnen des geschmolzenen Poly mere bildet, die Fäden zu einem Kabel aus End- losfäden vereinigt und dieses im gleichen Arbedts- gang heissverstreckt,
mit einem Gleitmittel und einem Avivagemittel behandelt und zu Stapelfasern gleicher Länge zerschneidet.
Die vorzugsweise verwendeten Polymere von Propylen besitzen eine Grenzviskosität von 0,3-2. Das Strecken ist bekanntlich notwendig, um die Festigkeit und Elastizität der zu erzeugenden Stapel fasern auf textil brauchbare Werte zu bringen. Beim Strecken werden die Makromoleküle parallel zur Faserachse ausgerichtet.
Das Strecken kann in einem oder mehreren Schritten, in Gegenwart von überhitztem Dampf oder einer warmen Platte, bei Temperaturen zwischen 60 und 150 C und vorzugsweise von 130 C durchge führt werden. Das Kabel wird meistens auf das 3- bis 10fache, vorzugsweise auf das 6- bis 7fache seiner ursprünglichen Länge gestreckt, wobei das Streck verhältnis durch die Geschwindigkeit der verwen deten Streckwalzen bestimmt wird.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Kabel, be vor man es zu Stapelfasern zerschneidet, gekräuselt. Das Kräuseln kann in der üblichen Weüse erfolgen, beispielsweise durch Verwendung von Kettenrädern oder geriffelten Walzen, welche das Kabel mecha nisch bei einer Geschwindigkeit von etwa 30 miMnnute kräuselt.
Das Kräuseln macht die Faser besonders weich und leicht, was ihre Anwendung auf allen Gebieten begünstigt, in welchen eine woll- artige Faser erforderlich ist, und was ihre Anwen dungsmöglichkeiten fast unbeschränkt erweitert. Der gekräuselte Strang kann dann durch Dampfbehand lung in einem Autoklaven bei 50-150 C fixiert werden.
Es ist bekannt, dass sowohl natürliche wie auch synthetische Fasern, insbesondere wenn sie einen sehr hohen spezifischen elektrischen Widerstand und schlechte Feuchtigkeitsabsorptionseigenschaften be sitzen, zum Akkumulieren von statischer Elektrizität neigen, wenn sie gegeneinander oder gegen metalli sche Oberflächen gerieben werden. Dies trifft beson ders auch für Polypropylen zu, weshalb zur Vermei dung dieses Nachteils das Kabel vor dem Zerschnei den zu Stapelfasern mit einem Antistatikmittel ver sehen wird.
Vorzugsweise wird das Gleitmittel gleich zeitig mit dem antistatischen Mittel aufgebracht.
Das Gleitmittel kann aus einer wässrigen Emul sion eines Schmieröls mit einem spezifischen Gewicht von 0,80-0,85 bestehen, das in einer Menge von 1-10 /o vorhanden ist, und welchem eine Anzahl weiterer Substanzen zugesetzt sein können, z. B. höhere Alkohole, aliphatische Säureester und Athy- lenoxyd, das mit aliphatischen Säuren oder Alkoho len kondensiert ist. Das Gleitmittel kann auf das Ka bel durch Besprühen, durch Berührung des Kabels mit entsprechend imprägnierten Walzen oder durch Eintauchen des Kabels in das Gleitmittel aufge bracht werden.
Es ist auch möglich, das Strecken und das Aufbringen des Gleit- und Antistatikmittels gleichzeitig durchzuführen, indem man das Kabel in einem diese Mittel enthaltenden Bad verstreckt, welches auf der bevorzugten Temperatur von etwa 130 C gehalten wird.
Das Kabel wird schliesslich in üblicher Weise in kurze Abschnitte gleicher Länge, das heisst zu Sta pelfasern, zerschnitten, getrocknet (z. B. bei 60 C) und zu Ballen gepresst. Die Normlängen, in welchen Polypropylen-Stapelfasern üblicherweise erzeugt wer den, betragen 40, 60, 90 und 180 mm, doch können natürlich nötigenfalls auch andere Längen erzeugt werden.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren er zeugten Stapelfasern besitzen sehr gute physikali sche und insbesondere mechanische Eigenschaften; sie sind weich, Schimmel- und bakterienbeständig und lassen sich sehr leicht waschen.
Wird eine-gute Farbaffinität gewünscht, so stellt man die Fäden vorzugsweise aus Gemischen von Poly- propylen mit Epoxyharzen oder Polyamiden her.
Ein Gemisch, welches beispielsweise 5-2011/o Epoxyharz oder Polyamid enthält, verhält sich beim Verspinnen praktisch gleich wie reines Polypropylen, weshalb keine Änderung des oben beschriebenen Verfahrens erforderlich ist.
<I>Beispiel 1</I> Man erhitzt Polypropylen mit einer Grenzvisko sität von 1,6 in einer Strangpresse auf 250 C und hält es während 4 Minuten auf dieser Temperatur. Dann kühlt man etwas ab und verspinnt bei etwa 200 C. Das Auspressen erfolgt durch eine Spinn düse mit 200 Löchern von 300 ,1c Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von 500 m Minute.
Nach Verfestigung in einer bei 20 C gehaltenen Kühlzone werden die Fäden auf Spulen parallel auf gewunden. Dies geschieht mit Hilfe einer Aufwik- kelvorrichtung, welche ein Strecken der noch flüs sigen Fäden im Verhältnis 1 :60 bewirkt. Die Fä den werden dann von den auf ein Gatter gesteckten Spulen zu einem Kabel von etwa 500 000 Denier vereinigt.
Das Kabel wird in einem einzigen Schritt in einer Kammer, welche überhitzten Dampf von 130 C ent hält, zwischen Walzen mit einem Geschwindigkeits verhältnis von 1:6 gestreckt, zwischen geriffelten Walzen gekräuselt, mit Gleit- und Antistatikmittel versehen und unter Verwendung einer Neumag- Schere zu Stapelfasern von 90 mm Länge zerschnit ten.
Nach dem Trocknen in einem Trockner bei 60 C besitzen die Stapelfasern folgende Eigenschaften: Reissfestigkeit 3,5 g, den Bruchdehnung 35 0/0 Derart hergestellte Stapelfasern behalten ihre Kräuselung auch beim Eintauchen in Wasser von 60 C bei, und sie eignen sich für alle Anwendungen, wo dauernde Lichtechtheit der Fasern, Elastizität, Wärmeisolierfähigkeit usw. erforderlich sind.
<I>Beispiel 2</I> In einem Wemer-Mischer vermischt man Poly- propylen (Grenzviskosität 2) 1 Stunde lang bei Zim mertemperatur mit einem Epoxyharz, welches durch Kondensieren von n + 2 Mol Epichlorhydrin mit n+ 1 Mol eines Bisphenols, z. B. 4,4'-Dioxy-diphenyl- dimethyl-methan, erhalten wurde. Das Verhältnis von Polypropylen zum Epoxyharz beträgt 10: 1.
Dieses Gemisch wird bei 250 C geschmolzen und dann bei etwa 200 C durch eine Spinndüse mit 200 Löchern von 300,u. Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von 200 mMinute versponnen.
Die so erhaltenen Fäden werden aufgewunden und dann wie in Beispiel 1 beschrieben zu einem Kabel von etwa 1000 000 Denier zusammengelegt.
Das Kabel wird in Dampf von 130 C auf un gefähr das 8fache seiner ursprünglichen Länge ge streckt, zwischen Kettenrädern gekräuselt und vor dem Zerschneiden mit Hilfe einer Neumag-Schere zu Stapelfasern mit einer Länge von 180 mm mit einem Gleit- und Antistatikmittel behandelt.
Nach dem Trocknen bei 60 C haben die Fasern folgende Eigenschaften: Reissfestigkeit 5 g,den Bruchdehnung 301/o, Die so erhaltenen Stapelfasern zeitigen beim Färbetest mit Dispersionsfarbstoffen vom Acetat- Typus sehr gute Ergebnisse sowohl hinsichtlich Farb- intensität wie auch hinsichtlich Licht und Reibecht heit der Färbung.