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Herstellen von Fasern oder Fäden durch Schmelz spinnen von Gemischen
aus Polypropylen und polymeren Amiden Es ist bekannt, daß Polypropylen, insbesondere
teilweise oder vollständig kristallines Polypropylen, zu Fäden mit außergewöhnlichen
guten physikalischen Eigenschaften versponnen werden kann. Die zur Herstellung der
Fäden verwendeten Polymerisate weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Da Polypropylen
ein hydrophobes Material ist, kann es nach den üblichen Färbeverfahren nicht in
befriedigender Weise angefärbt werden. Dies gilt für das rohe Polymerisat wie auch
für die aus dem Polymerisat hergestellten Fäden und Fasern. So lassen sich Polypropylenfäden
und Fasern selbst mit in Kohlenwasserstoffen löslichen Farbstoffen nicht dauerhaft
anfärben. Darüber hinaus lassen sich Fäden und Fasern aus im wesentlichen kristallinem
Polypropylen auch mit vielen dispergierte Metallatome enthaltenden Direkt- und sauren
Wollfarbstoffen nicht ohne weiteres anfärben. Insbesondere gelingt es nicht, tiefe
Farbtöne mit guten Licht- und Gasechtheitseigenschaften zu erzielen. Außerdem zeichnen
sich Polypropylenfäden und -fasern durch Anfälligkeit gegenüber oxydativem Abbau,
Instabilität gegenüber ultraviolettem Licht und schlechte Bewitterungs kennwerte
aus.
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Zur Verbesserung der färberischen Eigenschaften von Polypropylenfäden
und -fasern ist es bekannt, dem zu verspinnenden Polypropylen durch Polykondensation
einer Dicarbonsäure mit einem Diamin hergestellte, lineare Polyamide zuzusetzen.
Diese Polyamide sind kristallin und bilden lange, gerade Ketten ohne Seitenketten.
Es hat sich gezeigt, daß die Ketten der Polyamide durch Hydrolyse leicht an den
Amidgruppen aufspalten, wodurch eine drastische Herabsetzung des Molekulargewichtes
des Polyamides und infolgedessen eine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften
der Fäden und Fasern eintritt.
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Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zum Herstellen von Fasern
oder Fäden durch Schmelzspinnen von Gemischen aus Polypropylen und polymeren Amiden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man Gemische verspinnt,
die als polymeres Amid 1 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polypropylen eines
Polymerisates, aus untereinander gleichen oder ungleichen Einheiten der allgemeinen
Struktur
enthalten, wobei R2 ein Wasserstoffatom oder eine niedrige Alkylgruppe, R4 eine
Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl- oder Arylgruppe mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen und
es ein Wasserstoffatom oder eine der für R4 in Frage kommenden Gruppen bedeutet.
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Die Molekulargewichte der polymeren Amide sollen mehr als 1000 betragen.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, Gemische zu verspinnen,
die 5 bis 15 Gewichtsprozente eines Amides enthalten.
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Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Fasern und Fäden
haben eine ausgezeichnete Farbstoffaffinität für dispergierte, Metallatome enthaltende,
Direkt- und saure Woflfarbstoffe. Daraus hergestellte gefärbte Produkte weisen eine
ausgezeichnete Licht- und Gasechtheit sowie eine unerwartet gute Oxydationsbeständigkeit
auf.
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Den Schmelzen können beliebige für Polyolefine übliche Stabilisatoren
gegen thermischen Abbau und gegen Witterungseintlüsse zugesetzt werden.
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Die nach dem Schmelzspinnverfahren hergestellten Fäden können in
bekannter Weise zu Fäden ausgezeichneter Festigkeitseigenschaften und niedrigen
Dehnungswerten verstreckt werden. Diese Tatsache ist deshalb überraschend, weil
die Polymerisate von N-substituierten Acrylamiden, wenn man sie nach üblichen Verfahren
herstellt, im wesentlichen nichtkristallin
sind und daher Fäden
mit geringer Festigkeit, starkem Schrumpf und ohne gewerblichen Wert liefern. Dementsprechend
war zu erwarten, daß diese Produkte, zum Modifizieren von Polypropylen verwendet,
die Eigenschaften von Polypropylenfäden nachteilig beeinflussen würden. Überraschenderweise
hat sich ferner gezeigt, daß die erfindungsgemäß zum Modifizieren von Polypropylen
verwendeten - Polymerisate nicht allgemein zum Modifizieren anderer Polyolefine
geeignet sind.
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Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung geeignete polymere
Amide sind beispielsweise: Poly-(N-isopropyl-acrylamid), Poly-(N-isopropyl-methacrylamid),
Poly-(N,N-dimethyl-acrylamid), Poly-(N-äthyl-acrylamid), Poly-(N-methyl-acrylamid),
Poly-(N-phenyl-acrylamid), Poly-(N-methyl-N-phenyl-acrylamid), Poly-(N-cyclohexyl-acrylamid),
Poly-(N-butyl-acrylamid), Poly-(N,N-diäthyl-acrylamid), Poly-(N-propyl-acrylamid),
Poly-(N-isobutyl-acrylamid), Poly-(N-benzyl-acrylamid), Poly-(N,N-dibutyl-acrylamid),
Poly-(N-oc-naphthyl-acrylamid), Poly-(N-dodecyl-acrylamid), N,N - Dimethyl - acrylamid
- N - Äthyl - acrylamid-Mischpolymerisat (50:50), N-Isopropyl-methacrylamid-N-Octadecyl-acrylamid-Mischpolymerisat
(87:13).
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Die Zahlen in der vorstehenden Aufstellung sowie in der folgenden
Beschreibung beziehen sich auf den prozentuellen Molanteil der verschiedenen Bestandteile
der Mischpolymerisate.
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Die zur Herstellung der Fäden und Fasern benötigten Ausgangsmischungen
von kristallinem Polypropylen und einem oder mehreren der polymeren
Amide kennen
in -üblicher Weise hergestellt werden.
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Das Zumischen vor oder während der Polymerisation, auch das gemeinsame
Polymerisieren, soll hier nicht geschützt werden.
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Als zweckmäßig hat es sich erwiesen; zur Herstellung der zu verspinnendeii
Mischungen Polypropylen mit einer Normaldichte von über 0,900 und einer Grundviskosität
in Tetralin bei 145°C von 0,9 bis 1,2 zu verwenden. Unter »Normaldichte« ist dabei
die Dichte zu verstehen, die mit einer Probe bestimmt wurde, welche zur Erzielung
maximaler Kristallinität getempert wurde.
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Die Verspinnung der modifizierten Polypropylenmischungen zu Fäden
erfolgt nach dem üblichen Schmelzspinnverfahren.
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Beispiel 1 Es wurden mehrere Mischungen aus kristallinem Polypropylen
(Grundviskosität = 1,0; Dichte = 0,912) und Poly-(N,N-dimethyl-acrylamid) hergestellt,
indem Schnitzel der beiden Polymeren mechanisch miteinander vermischt wurden, worauf
sie aufgeschmolzen und zu Stäben zerkleinert wurden, die dann wieder zu Schnitzeln
zerkleinert wurden. Die so erhaltenen Schnitzel wurden dann nach dem Schmelzspinnverfahren
zu Garnen, bestehend aus 34 Einzelfäden, mit den in der folgenden Tabelle angeführten
Eigenschaften versponnen. Die erhaltenen Fäden ließen sich sämtlich durch stündiges
Kochen in wäßrigen Farbstoffbädern mit 4 - (4' - Hydroxyäthylanilino-5-nitro-1,8-dihydroxy-anthrachinon
und Isolanrot B, einem neutral färbenden, Metallatome enthaltenden Farbstoff zu
tiefen Farbtönen färben.
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Die Echtheitseigenschaften gegenüber der Einwirkung von ultraviolettem
Licht, bestimmt durch 20stündige Belichtung in einem Fadeometer, waren ausgezeichnet.
Unmodifizierte Polypropylenfäden zeigten eine vergleichsweise geringe Tendenz zum
Aufziehen der Farbstoffe.
| Verhältnis von Polypropylen zu Poly-(N,N-Dimethyl-acrylamid)
in % |
| Kenwert, |
| 100 : 0 95 : 5 90 : 10 85 : 15 80 : 20 |
| Viskosität ............................... 0,93 1 0,95 1 0,97
0,93 0,90 |
| Gesamtdenier ............................. 223 160 190 200
191 |
| Festigkeit in Gramm pro Denier ............. 7,33 6,16 6,00
5,20 5,55 |
| Dehnung in °/0 .................. ........ 18 21 23 27 25 |
| Elastizitätsmodul in Gramm pro Denier ...... 63 1 87 68 40
40 47 |
Ähnliche Ergebnisse wurden erhalten, wenn an Stelle des beschriebenen Polyamides
Poly-(N-Isopropyl-methacrylamid) oder ein N-Isopropyl-methacrylamid - N - Octadecyl
- acrylamid - Mischpolymerisat (87:13) verwendet wurde.
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Beispiel 2 Es wurde eine Mischung aus 9 Teilen kristallinem Polypropylen
(Grundviskosität = 1,05; Dichte = 0,914) und 1 Teil Po--(N-isopropyl-acrylamid)
hergestellt, indem Körner der beiden Polymerisate mechanisch miteinander vermischt
wurden. Die erhaltene Mischung wurde dann aus der Schmelze zu einem Stab mit einem
Durchmesser von etwa 3,2 mm verpreßt, der zu Schnitzeln einer Länge von etwa
3,2
mm zerkleinert wurde. Die Schnitzel wurden dann aus der Schmelze bei einer Spinntemperatur
von 265°C zu einem aus 34 Fäden bestehenden Fadenstrang versponnen. Zum Verspinnen
des unmodifizierten Polypropylens war zur Erzielung optimaler Spinneigenschaften
eine Schmelzspinntemperatur von 280° C erforderlich. Die modifizierten Polypropylenfäden
besaßen eine ausgezeichnete Affinität für dispergierte, vormetallisierte Direkt-
und saure Wollfarbstoffe, wie sich aus den tiefen Farbtönen ergab, die durch Auffärben
von 4-(4'-ß-Hydroxy-äthylanilino-)-5-nitro-1,8-dihydroxy-anthrachinon, 4-Anilino-3-nitro-benzolsulfonamid,
4-(4'-Methyl-2'-nitro-benzol-)-3-methyl-5 -pyrazolon, 4- [4' - (Benzolazo-) -benzolazo-]
-phenol und dem blauen Wollfarbstoff mit der Colour Index Nr. 833 erhalten wurden.
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Gleich günstige Ergebnisse wurden erhalten, wenn an Stelle des Poly-(N-Isopropyl-acrylamids)
beispielsweise Poly-(N-methyl-methacrylamid), Poly-(N-cyclohexal- acrylamid), Poly-
(N- butyl- acrylamid), Poly-(N-benzyl-acrylamid), Poly-(N,N-dibutyl-acrylamid),
Poly-(N-phenyl-acrylamid) und Poly-(N- äthyl- acryl amid) verwendet wurden.