DE1108851B - Verfahren zur Herstellung von Fasern oder Faeden aus Poly-(4-methyl-1-penten) - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Fasern oder Faeden aus Poly-(4-methyl-1-penten)Info
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- C08F10/14—Monomers containing five or more carbon atoms
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- D—TEXTILES; PAPER
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Description
Es wurde gefunden, daß Fäden oder Fasern, die aus unter den nachstehend beschriebenen Bedingungen
erzeugten Poly-(4-methyl-l-penten) hergestellt werden, denen aus Homopolymerisaten von Olefinen im
Schmelzpunkt, der Dehnung und der Festigkeit wesentlich überlegen sind.
Erfindungsgemäß werden verbesserte Fäden und Fasern erhalten, wenn man ein geschmolzenes PoIy-(4-methyl-l-penten)
mit einem Schmelzindex von 0,1 bis 40, das durch Polymerisation von monomerem
4-Methyl-penten-l in Gegenwart eines Katalysatorgemisches
aus Titantrichlorid und Triisobutylaluminium hergestellt wird, bei einer Temperatur zwischen
260 und 3500C durch Strangpressen zu einem Faden oder zu Faser verarbeitet. Zweckmäßigerweise werden
die durch Strangpressen erhaltenen Fäden um das 2- bis 8fache ihrer ursprünglichen Länge bei einer
Temperatur zwischen 50 und 2200C verstreckt,
die sodann noch zu Fasern geschnitten werden können.
Die angegebenen Schmelzindizes von 0,1 bis 40 weisen Polymerisate auf, deren Eigenviskosität (»inherent
viscosity«), gemessen von 0,5 g Polymerisat in 100 ecm Decahydronaphthalin bei 14O0C, 4,5 bis
1,0 beträgt. (Die Eigenviskosität ist gleich dem durch die Konzentration dividierten Logarithmus des Quotienten
aus Fließzeit der Lösung und Fließzeit des Lösungsmittels.) Auf Grund der nahen Beziehung
von Eigenviskosität und Viskositätszahl (»intrinsic viscosity«) wird für die erfindungsgemäßen Polymerisate
auf Grund deren Beziehung zum Molekulargewicht [μ] = 10~4M0·8 ein Molekulargewicht von
100000 bis 650000 geschätzt (vgl. amerikanischen ASTM-Test D 1238-52T).
Die Polymerisationsreaktion, die hierin nicht unter Schutz gestellt werden soll, wird vorzugsweise in
Gegenwart eines neutralen organischen Verdünnungsmittels, wie eines aromatischen oder gesättigten aliphatischen
Kohlenwasserstoffes, durchgeführt, und zwar bei Temperaturen zwischen 0 und 170° C und
insbesondere bei Temperaturen zwischen 25 und 15O0C. Wird beispielsweise die Polymerisation bei
einer Temperatur von 50° C 4 bis 8 Stunden durchgeführt, so wird eine 85%ige Umwandlung des Ausgangsmonomers
zu einem Polymer erhalten. Vorzugsweise wird das Monomer kontinuierlich oder entsprechend
dem Ablauf der Polymerisation in Abständen zugeführt.
Das Katalysatorgemisch enthält das Titantrichlorid und das Triisobutylaluminium zweckmäßigerweise in
einer Menge von 0,5 bis 12 Mol Triisobutylaluminium je Mol Titantrichlorid und vorzugsweise in einer
Verfahren zur Herstellung von Fasern
oder Fäden aus Poly-(4-methyl-l-penten)
oder Fäden aus Poly-(4-methyl-l-penten)
Anmelder:
Union Carbide Corporation,
Union Carbide Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,
Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg
und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 4. Mai 1956
V. St. v. Amerika vom 4. Mai 1956
Frank Joseph Welch, South Charleston, W. Va.,
Frederick Poehler Reding
und Andrew Tainter Walter, Charleston, W. Va.
und Andrew Tainter Walter, Charleston, W. Va.
(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden
sind als Erfinder genannt worden
Menge von 1 bis 5 Mol Triisobutylaluminium je Mol Titantrichlorid.
Nach beendeter Polymerisationsreaktion wird der Inhalt des Reaktionsgefäßes mit Isopropanol, Methanol
oder Wasser, das bis zu 10% Chlorwasserstoffsäure enthält, gemischt, um den Katalysatorrückstand
löslich zu machen. Das Polymerisat wird durch Filtration entfernt, gewaschen und getrocknet. Das
amorphe Material kann abgetrennt werden, indem es bei Zimmertemperatur mit einem geeigneten
Lösungsmittel, wie Toluol, Heptan, Hexan, Kerosin oder Diäthyläther, ausgelaugt wird. Das kristalline
Polymerisat ist bei Zimmertemperatur unlöslich und kann durch Filtration gewonnen werden. Das amorphe
Material kann aus dem Lösungsmittel, beispielsweise unter Verwendung von Methanol oder Isopropylalkohol,
ausgefällt werden.
Das so erhaltene Poly-(4-methyl-l-penten) wird in körniger oder flockiger Form in eine geeignete
Schmelzvorrichtung eingesetzt und im geschmolzenen Zustand einer Meß- und Zuteilpumpe zugeführt. Die
Polymerisatschmelze tritt mit konstanter Geschwindigkeit aus der Meßpumpe aus; sie wird durch ein
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geeignetes Filter und dann durch eine Spinndüse gedrückt, die eine oder mehrere (bis zu 250) Öffnungen
besitzt. Die auf diese Weise gebildeten Fäden werden dann noch gestreckt und dann schnell in einem
Luftstrom oder einem kalten flüssigen Medium abgekühlt und auf eine Spule aufgewickelt. Der so gesponnene
Faden wird dann weiter verstreckt, um seine Eigenschaften noch zu verbessern. Der Faden
wird, während er durch eine erhitzte Zone geführt wird, durch eine zweite Zugrolle verstreckt, die mit
höherer Oberflächengeschwindigkeit umläuft als die erste Zugrolle. Er kann hierbei durch Bestrahlung
oder durch Kontakt mit einer Oberfläche oder durch ein heißes flüssiges Medium geeigneter Temperatur
(beispielsweise 50 bis 22O0C) erhitzt werden. Das gestreckte Gebilde wird dann für die weiteren Nachbehandlungen
wieder auf eine geeignete Spule aufgewickelt. Die Arbeitsgrenzwerte für die Herstellung
der Poly-(4-methyl-l-penten)-Fäden sind in der Tabelle angegeben.
Grenzwerte für das Spinnverfahren
Schmelzindex
Spinntemperatur, 0C
Schmelz-Zug- oder -Streckverhältnis
Spinn-Abzugsgeschwindigkeit,
m/Min
m/Min
Verstrecktemperatur, 0C
Verstreckverhältnis
Verstreck-Abzügsgeschwindigkeit, m/Min
Minimum Maximum
0,1
260
260
1:1
120
50
2:1
50
2:1
60
40
350
350
100:1
1200
220
8:1
220
8:1
960
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus Poly-(4-methyl-l~penten) hergestellten verstreckten
und orientierten Fäden oder Fasern besitzen eine Bruchdehnung von wenigstens 15 bis zu 30% und
hierbei eine Festigkeit von wenigstens 1,5 g je Denier, im allgemeinen besitzen sie eine Bruchdehnung von
18% und eine Festigkeit von 6 g je Denier.
1. Poly-(4-methyl-l-penten) (Herstellung s. unten) wurde nach dem Schmelzverfahren versponnen und
von Hand zu einem 22-Denier-Einzelf aden ausgezogen. Das Polymerisat hatte einen Schmelzpunkt von 240° C.
Das Polymerisat wurde in die für den Versuch benutzte Kolben-Spritzvorrichtung eingesetzt, auf 270° C erhitzt
und durch eine Öffnung eines Durchmessers von 1,2 mm mit einer Geschwindigkeit von 90 cm/min und
einem Heiß-Streckverhältnis von 10: 1 versponnen. Der Faden wird von Hand um 300 bis 400% über die
Oberfläche einer auf 55° C erhitzten Metallnadel gestreckt. Die Reißfestigkeit und Dehnung des von Hand
gestreckten Fadens betrug 2,3 bis 4 g je Denier bzw. 21 bis 30%, und der Steifheitsmodul betrug 85 g je
Denier. Ein sehr wichtiges Merkmal dieses gestreckten Fadens war die gute Temperaturbeständigkeit, wie sie
aus der geringen Schrumpfung in siedendem Wasser (5%) und in Luft von 200° C (9,5%) hervorging. Das
verwendete Poly-(4-methyl-l-penten) wurde wie folgt hergestellt:
Zur Herstellung der Polymeren wurde ein sauberer, trockener Glaskolben mit Stickstoff ausgespült und
dann mit den folgenden Stoffen beschickt:
200 ecm Hexan,
0,49 g TiCl3,
0,49 g TiCl3,
2,0 g Triisobutylaluminium,
50 g 4-Methyl-l-penten.
50 g 4-Methyl-l-penten.
Der Kolben wurde verschlossen und bei 50° C
ίο 17 Stunden in ein umlaufendes Wasserbad eingesetzt.
Das erhaltene Polymerisatgemisch wurde dann mit Hexan verdünnt und filtriert. Das unlösliche Polymerisat
wurde mit Isopropanol und Wasser gewaschen, um den Katalysatorrückstand zu entfernen, und nach
dem Trocknen wurden 34 g Polymerisat mit einem Schmelzindex von 0,30 erhalten. Das Filtrat wurde mit
Isopropanol versetzt, wodurch 8 g amorphes Polymerisat ausgefällt wurden. Die Gesamtumwandlung
betrug 84% und die Umwandlung zu kristallinem Polymerisat 68%. Der Schmelzindex des unlöslichen
Anteils war 0,00.
2. Poly-(4-methyl-l-penten) (Herstellung s. unten) wurde in die für den Versuch benutzte Kolben-Spritzvorrichtung
eingesetzt, auf 270 bis 2900C erhitzt und
durch eine Öffnung eines Durchmessers von 0,5 mm mit einer Geschwindigkeit von 4,5 m/min gesponnen.
Der Faden wurde über die Oberfläche einer auf 2000C
erhitzten Metallnadel um 200% gestreckt. Die Reißfestigkeit des gezogenen Fadens betrug 2,2 bis 4,5 g
je Denier bei einer Dehnung von 26 bis 32%· Der gemessene Steifheitsmodul betrug 22 bis 31 g je Denier.
Das verwendete PoIy-(4-methyl-l-penten) wurde wie
folgt hergestellt:
Ein 2-1-Harzkolben, der mit einer Rührvorrichtung,
einem Rückflußkondensator, einem Thermoelement, einer Stickstoffzuleitung und einem Tropf trichter ausgestattet
war, wurde mit den folgenden Stoffen beschickt:
400 ecm Kerosin,
1,0 g TiCl3,
4,4 g Triisobutylaluminium
1,0 g TiCl3,
4,4 g Triisobutylaluminium
(Al/Ti = 4),
60 g 4-Methyl-l-penten.
60 g 4-Methyl-l-penten.
Das 4-Methyl-l-penten wurde zugesetzt, nachdem eine Temperatur von 135° C erhalten worden war,
worauf die Temperatur auf 1000C abfiel. Innerhalb
19 Stunden stieg die Temperatur langsam auf 14O0C, wobei das freie Olefin verschwand. Das Polymerisat
wurde mit Isopropanol und Wasser gewaschen und wog nach dem Trocknen 15 g, was einer Umwandlung
von 25 % entspricht. Es hatte einen Schmelzindex von 0,26 und eine Fließgeschwindigkeit von 21,4 (US-Standard).
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Fäden oder Fasern aus Poly-(4-methyl-l-penten), dadurch ge
kennzeichnet, daß ein geschmolzenes Poly(4-methyl-1-penten)
mit einem Schmelzindex von 0,1 bis 40 bei einer Temperatur zwischen 260 und 350°C durch
Strangpressen zu einem Faden oder zu Fasern verarbeitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Strangpressen erhaltenen
Fäden um das 2- bis 8fache ihrer ursprünglichen Länge bei einer Temperatur zwischen 50 und 220° C
verstreckt werden, die gegebenenfalls zu Fasern geschnitten
werden.
© 109 617/423 6.61
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