CS276302B6 - Polypropylénové vlákno so zvýšenou termoplastičnosťou a spósob jeho výroby - Google Patents

Abstract

Polypropylénové vlákno so zvýšenou termoplastičnosťou griemeru 16 až 30 jum je vytvořené z aspoň 94 % izotaktického polypropylénu. Technický účinok sa dosahuje tým, že jádro a plášť majú rozdielnu nadmolekulovú štruktúru. Hodnoty priemerného optického dvojlomu vlákna a jeho plášťa sa líšia aspoň o 10 % entalpia topenia vlákna je menej ako 71 J.g~ . Vlákno je vhodné na výrobu termoplasticky spevnovaných netkaných vláknitých útvarov. Spósob výroby hoře uvedeného vlákna tak, že při zvláknovaní pósobi na taveninu inerciálna sila, ktorej velkosť 3.10-' až 5.10~'N je daná súčinom hmotnostného prietoku taveniny a rozdielu rýchlosti taveniny vo výtokovom otvore a po dosiahnutí priemeru 20 až 40 >um, pričom táto sila pósobi do vzdialenosti 50 mm od výtokového otvoru.Vzniknuté ochladené vlákno sa následné dlži na dlžiaci poměr menší ako 1:2,25.

Description

1 CS 276 302 36

Vynález sa týká polypropylénového vlákna, rieši zvýšenie jeho termoplastičnosti, vý- znantnej vlastnosti pre jeho aplikáciu na teplom spevnované netkané textilie.

Polypropylénové vlákna sú tvořené polymorfným systémom, tj. obsahujú ako kryštalický,tak i amorfný podřel izotaktického polypropylénu. Doteraz známe polypropylénové vlákna po-užívané na výrobu vlnařských či bavlnářských priadzí, mechanicky, či chemicky spevňovanýchnetkaných textiílií sa vyznačujú charakteristickými vlastnosťami akými sú dížková hmot-nost’, resp. hrúbka, pevnost’, ťažnosť, počet oblúčkov na jednotku dížky, povrchová úprava.Pre dosiahnutie týchto vlastností v optimálnych hodnotách sa v procese výroby využívajúpreto postupy zvlákňovania a díženia tak, aby vel’kosť a orientácia kryštalickej časti poly-morfného systému, ktoré zásadné ovplyvňujú pevnost, boli dostatečné, bez ohladu na komplementárny amorfný podiel, ktorý je potom rozmiestnený v prereze vlákna viac menej štatisticky. Pře nové progresivně postupy spevňovania netkaných textilií však tieto vlákna majú ne-výhody. Při spevňovaní netkaných textilií teplom pře vytvorenie adhézneho spoja - vaznéhobodu je potřebná přítomnost' dostatočného množstva adhéziva - amorfného podielu na povrchuvláken. To znamená, ,že kým při spracovateískej teplote pojenia kryštalický podiel vláknazabezpečuje pevnost vlákna, vfibec neovplyvňuje pevnost adhézneho spoja, ktorá je danáamorfným podielom. Naviac, využitelným adhézivom je len část, ktorá je přítomná v povrcho-vej vrstvě vlákna. Známe je riešenie problému zvýšenia termoplastičnostl bikomponentnýmzvláknovaním. Problém adhéziva na povrchu sa rieši tým, že jádro je tvořené poiyméroms vyššou teplotou topenia ako má polymér tvoriaci plášť, alebo sú usporiadané spňsobom"bok po boku". Toto riešenie je známe pod ochranným označením ES Fiber firmy CHISSO Corp.,jap. patent 128666. Známe je tiež dosiahnutie pokroku v riešení problému využitím procesuzvlákňovania zmesí dvoch polymérov s rozdielnou teplotou topenia, ako to uvádza japonskýpatent 147659 pře zmes polyesteru a polyolefínu, alebo jap. patent 686917 pře zmes poly-propylénu a polyetylénu. Nevýhodou všetkých týchto riešení je, že zásadné vyžadujú dvapolyméry, špeciálne strojnotechnologické zariadenia. Dosahovanie nízkých dížkových hmot-ností vláken si vyžaduje úpravu Teologických vlastností taveniny.

Podstatou tohto vynálezu je vlákno tvořené jedným druhom polyméru, a to aspoň 94 %izotaktického polypropylénu, pričom nadmolekulová štruktúra jadra a plášťa tohto vláknaje rozdielna. Rozdiel je možné vyjádřit pomerom hodnot optického dvojlomu plášťa k prie-mernej hodnotě, pričom celkové množstvo adhéziva (ktoré je komplementárně ku kryštalickejčasti) je zaručené tak, že entalpia topenia vlákna nie je vačšia ako 71 j.g-'1', čo předsta-vuje stupeň zakryštalizovania menší ako 53 %. Podstatou spfisobu výroby takéhoto vlákna jeriešenie technologických podmienok prieťahu vlákna pod hubicou tak, že v závislosti odhmotného prietoku taveniny inerciálna sila posobiaca na taveninu počas jej prieťahu navlákno je nižšia ako 5,5.10"7N. Přitom táto sila pfisobí na dráhe vlákna maximálně dovzdialenosti 50 mm, pričom priemer vlákna dosiahnutý v tejto vzdialenosti od hubice jeod 20 do 40 /im. Aby výsledná nadmolekulová štruktúra vlákna bola radiálně diferencovaná,i po dížení, dížiaci poměr následného kontinuálneho díženia nemá byť váčší ako 1:2,25,nakolko pri vyšších dížiacich pomeroch sú vytvořené podmienky pre rast kryštalitov v sme-re kolmom na os vlákna, čo potvrdzuje změna dichroizmu vláken dížených na vyšší dížiacipoměr. Výhody dosiahnuté riešením sú v prvom radě v tom, že inerciálna sila, teda silapotřebná na zrýchlenie taveniny počas prieťahu je oproti doterajším technológiám řádové nižšia. Při sposobe podl’a vynálezu pri odťahovacej rýchlosti 0,91 m.s”·1 a hmotnostnom -7 -1 -7 prietoku 5,5.10 kg s je inerciálna sila celková 4,8.10 N. Pri doterajšich technolo-giách pri odťahovacej rýchlosti 9,6 m.s"'1' a hmotnostnom prietoku 1,67.10"^ kg.s-1 celko-vá inerciálna sila potřebná na zrýchlenie taveniny na konečný priemer vlákna l,6.10”^N.Výhodou sú i nižšie odťahovácie rýchlosti. Ďalšou výhodou je, že množstvo tepla, ktoré jepotřebné odniesť z jedného polymérneho prúdu taveniny počas tvorby vlákna je oproti dote-rajším technológiám zhruba 50 krát nižšie. Výhodou je i relativné krátká dráha pre dosia-hnutie konečnej hrůbky vlákna. Tieto faktory spolu s radiálnym gradientom teploty vo vlák-ně sposobujú rozdielnosť nadmolekulovej štruktúry jadra a plášťa vlákna. Konečnou výhodouvýrobku je potom zvýšená termoplastičnosť, ktorá sa prejavuje pri tepelnom spevňovaní

Claims (3)

ý CS 276 302 B6 2 vláknitých útvarov. Zvýšená termoplastičnosť vlákna podlá vynálezu umožňuje vysoké rýchlosti kalandrov spevňujúcich vláknitý útvar při dosahovaní dostatočných pevností týchto útva-rov. Příklad 1 Tavenina obsahujúca 94,7 % izotaktického polypropylénu sa zvlákňovala pri teplote190 °C. Hmotnostný prietok taveniny cez 50 400 otvorovú hubicu s prieraerom otvorov 0,4 mm bol 2.10”5 kg.s-·'·. Prúdom vzduchu ochladené vlákna mali vo vzdialenosti 45 mra rýchlosť -1 -7 0,9 m.s a priemer 32 pm pri pósobení inerciálnej celkovej sily 3,5.10 N. Ochladené vlákno sa vydížilo na dlžiaci poměr 1:2,15, čím sa dosiahla hrubka vlákna 20,7 Aim, optic-ký dvojlom priemerný 29,5.10-^, optický dvojlom plášťa 35,6.10”^. Metodou OSO bola stano-vená entalpia topenia vlákna 69,8 3.g-1. Vlákna boli spracované na netkaný vláknitý útvar,ktorý mál pri plošnej hmotnosti 20 g.m-^ pevnost v tahu 34 N (ČSN 80 0812). Příklad 2 Tavenina obsahujúca 95,4 % izotaktického polypropylénu sa zvlákňovala pri teplote200 °C. Hmotnostný prietok taveniny cez jeden otvor hubice priemeru 0,4 mm bol 5,5.10 ?kg.s”^. Prúdom vzduchu ochladzované vlákna mali vo vzdialenosti 45 mm rýchlosť 0,9 m.sa priemer 39 jum, při pósobení inerciálnej sily 4,83.10-7N. Ochladené vlákno sa vydížilonásledné pri dížiacom pomere 1:2,0, čím sa dosiahla hrúbka vlákna 26,5 /im, optický dvoj-lom priemerný 30,8.10"^ optický dvojlom plášťa 35,3.10_\ Metodou DSC bola stanovená entalpia topenia vlákna 68,2 3.g~\ Vlákna boli spracované na netkaný vláknitý útvar, ktorýmal pri plošnej hmotnosti 24 g.m pevnost v tahu 38 N. Příklad 3 Pre porovnanie k príkladom 1 a 2 sa zvlákňovala tavenina obsahujúca 95,1 % izotaktic-kého polypropylénu pri teplote 280 °C. Hmotnostný prietok taveniny cez otvor hubice prie-meru 1,0 mm bol 7,3.10”^ kg.s"^ a rýchlosť taveniny vo výtokovom otvore 0,01305 m.s-^.Prúdom vzduchu ochladzované vlákna boli odtahované odfahovacím galetovým zariadením rých-losfou 10 m.s-'*', ktoré zároveň vyvodilo inerciálnu silu 7,29.10-^. Ochladené vlákna sapo odstát! dlžili na dížiaci poměr 1:3,5. Získali .sa vlákna o hrúbke 20 pm, ktoré v po-rovnaní s príkladmi 1 a 2 mali podstatné vyššiu pevnosť - až 4,1 cN/dtex. Vyššia pevnost vláken sa však neprejavila vo vyššej pevnosti kalandrovaných netkaných textilií, naopak_2 dosiahla sa pevnosť v tahu 29 N pri plošnej hmotnosti 23 g.m . Nižšia termoplastičnosťtýchto vláken je daná jednak nižším obsahom nekryštalickej fázy, Čo,vyjadřuje entalpiatopenia vlákna 81 O-gl a jednak nadmolekulovou štruktúrou vlákna, čo vyjadřuje priemer-ný optický dvojlom vlákna 31,2.10”^ a plášťa 32,1.10”^. V porovnaní s týmito vláknami má-jů vlákna uvedené v príkladoch 1 a 2 zvýšenu termoplastičnosť. PATENTOVÉ NÁROKY

1. Polypropylénové vlákno so zvýšenou termoplastičnosťou priemeru 16 až 30 zim vytvořenéz aspoň 94 % izotaktického polypropylénu, vyznačené tým, že má rozdielnu nadmolekulo-vú strukturu jadra a plášťa, pričom rozdiel medzi hodnotou optického dvojlomu plášťa a hodnotou priemerného optického dvojlomu vlákna je aspoň 10 % a tým, že entalpia tope-nia kryštalickej fázy vlákna je menšia ako 71 3.g~\

2. Spósob výroby polypropylénového vlákna podlá bodu 1, vyznačený tým, že sa zvlákňuje ta-venina izotaktického polypropylénu cez výtokový otvor hubice priemeru 0,4 až 0,6 mm pri hmotnostnora prietoku m v kg.s“·^ a rýchlosti v v m.s~\ pričom vo vzdialenosti0 -1 najviac 50 mm od zvláknovacej hubice dosiahne vznikájúce vlákno rýchlosť v·^ v m.s i

3 CS 276 302 B6 a hrubku 20 až 40 /jm, přitom hmotnostný prietok m a odfahovacia rýchlosť sa volív rozmedzí podlá vzfahu 3.10-7 N ihCVj^ - vfl) < 5.10'7 N a tým, že takto připravené vlákno sa díži na dížiaci poměr menší ako 1:2,25.