DE1435493A1 - Verfahren zum Verspinnen von Polypropylen - Google Patents

Verfahren zum Verspinnen von Polypropylen

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DE1435493A1
DE1435493A1 DE19631435493 DE1435493A DE1435493A1 DE 1435493 A1 DE1435493 A1 DE 1435493A1 DE 19631435493 DE19631435493 DE 19631435493 DE 1435493 A DE1435493 A DE 1435493A DE 1435493 A1 DE1435493 A1 DE 1435493A1
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polypropylene
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Benson Richard William Harold
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Imperial Chemical Industries Ltd
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    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/22—Formation of filaments, threads, or the like with a crimped or curled structure; with a special structure to simulate wool
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    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
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Description

D I P L.-l NQ. H. B O H R DIPL.-INQ. S. STAEQER
MÜNCHEN β
MÜLLER8TR.31 27.Februar 196?
H 19132 Dr.F/Gi. Case P.15935
Dr. Expl.
Beschreibung zur Patentanmeldung
der Firma Imperial Chemical Industries Limited, London, England
betreffend
"Verfahren ?.um Verspinnen von Polypropylen"
— · —
Die Prioritäten der Anmeldung in Großbritannien vom 27.Februar 1962 und l8.Februar 196? werden in Anspruch genommen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Verspinnen von Polypropylen und insbesondere auf das Schmelzspinnen von kristallinem stereoregulärem Polypropylen, das durch ein Niederdruckverfahren hergestellt worden ist.
Aus der britischen Patentschrift 8I0 o2? ist es bekannt. Fasern und Fäden aus kristallinen Propylenpolymeren hereu-
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stellen, welche einen linearen und im wesentlichen unverzweigten Charakter besitzen. Kristallines Polypropylen besteht im wesentlichen aus Makromolekülen, worin die asymmetrischen Kohlenstoffatome mindestens vier lange Zweige von gleichem sberisehen Aufbau besitzen. Kristallines
■ t- ·
stereoreguläres Polypropylen dieser Art ist als isotaktisches Polypropylen allgemein bekannt.
Pasern oder Fäden* die aus Isotaktisehen Propylenpolymeren versponnen worden sind, können in verschiedenartigster Weise verwendet werden. Sie können verstreckt und in Form von kontinuierlichen Fadengarnen verwendet werden und sie können verstreckt in kurze Längen geschnitten und dann weiter als Stapelfasern verarbeitet werden, wobei sie in dieser Form auf den üblichen Textilmaschinen entweder allein oder gemischt mit anderen natürlichen oder künstlichen Fasern verarbeitet werden können. Stapelfasern können auch zur Her» stellung von PUllmafcerialien verwendet werden, die ein großes Volumen besitzen. Ein wesentliches Merkmal des Stapelfaserverfahrens besteht darin, daß den Fasern eine Wellenform gegeben wird,um die Weiterverarbeitung derselben auf den üblichen Textilmaschinen zu unterstützen, insbesondere wenn sie mit Naturfasern gemischt werden, welche die Wellen- oder Kräusalform aufweisen.
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Durch das Kräuseln der Fäden wird auch der weiche Griff und die Masse von Fäden, die aus solchen Fasern hergestellt werden, verbessert, so daß die aus solchen Garnen hergestellten Textilstoffe wärmer sind· Das Kräuselverfahren von Fasern bestand bisher in einer zusätzlichen Arbeitsstufe» die nach der Streckbehandlung bei der Stapelfaserherstellung durchgeführt wurde. Fäden aus isotaktisohem Polypropylen können auch In Form von textierten oder aufgebauschten Fadengarnen verwendet -werden, welche beispielsweise durch ein Falsohverzwlrnungs- ä verfahren erzeugt werden, das nach den Verstrecken bei der Herstellung der Einzelfadengarne durchgeführt wird.
Bs wurde gefunden, daß, wenn das Verspinnungsverfahren in der Heise durchgeführt wird, daß das versponnene. Garn eine Doppelbrechung EWisehen Io χ Io "^ und 25 χ Io "^ und eine innere Viskosität «wischen 1 und 3 besitzt, worauf dann das versponnene Garn alt Streckverhältnissen von 1,2 bis 4,ο gestreckt wird» daß dann beim Erschlaffen des Garnes dieses plötzlich in eine Schraubenlinienform Übergeht. Es wurde weiterhin ge- * funden, daS es zweckmäßig ist, diese Schraubenform zu stabilisieren und zwar durch eine Wärmebehandlung beispielsweise durch Behandlung des erschlafften Garnes in Luft etwa 2o Minuten lang bei I4o° c.
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GemäB der vorliegenden Erfindung wird also ein zur Herstellung von Fasern oder Einzelfäden aus sehem Polypropylen In einer Sehraubenlinienf^na vorg®- schla®eß, welches daiSurefi gefcennzelelmst ist, dad KrMus@li2SSg_ durch Verspinnen der Fäden von
einer solßhen Teraperattir und 'mit -eisieia Om?Ghs&tz des Folynera von ein©? sdlohen iimsren
dl« innere Viskosität des verspen» nenen ßs^Ees imi@rlss.lb des Bereiches von l,o bis 3,ο vor-
liegt und di© Boppelbrediung de® 1© χ 1©*"^ unö 25 ss lo**·^ beauf das 1#S htm trsskfe wird und rasch und frei erschlaffen xüt
dann ßa©
sponnei£©n Ffiäen anzeigt« kasin raitt@Is Eikresk'©s3s gstseseea WeFd^nx, das mit eator a^iegeetattet 1st. M@ Inners
weie® Is einer I<Ssisßg in Dekalin fe®i 1^5 die is €@f Lifcs^afeiar üMichei*weis@
wi© auf S©it© >o9 der Ausgabe ©f Polya^r Ghemistry1* γοη P. ist.
ver ?ol&rlsatioti@-
„ IMioher-
g®«@seeR wifd, hat
Bedeutung, &ei« 1953 «le* Buches? . Flory beechrl®b@n
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Obwohl eine befriedigende augenblickliche Kräuselung des Polypropylengarner. durch das angegebene Verfahren erhalten wird« hat es sich herausgestellt, daß unter gewissen Bedingungen der augenblickliche Kräuselungseffekt auch ohne die zweite Streckstufe herbeigeführt werden lcani. Gemäß einer besonderen Ausführungafor» der Erfindung wurde isotaktlsohes Polypropylen nit einer Inneren Viskosität von 2,4 bei einer Temperatur von 252° C und einer Aufwiokelgeschwindigkeit von 660 η pro Minute versponnen. Das versponnene Garn besaß eine Doppelbrechung von 17 χ lo"-5 und eine innere Viskosität von 2,25. Bei* Nachlassen der Aufwickelspannung nahm das Garn eine schraubenllnlenföralge Kräuselung an, die sich nach einer Stabilisierung von etwa 2o Minuten bei einer Temperatur zwischen loo und l4o° C noch um 15 j£ der schon bisher erteilten Kräuselung erhöhte.
Bs wurde gefunden, daß durch gewisse Regelung in der Siehe, der Padenlinle in den Bereich der maximalen Streckung und zwar durch geregelte Kühlung oder Erwärmung eine weitere Kontrolle der Doppelbrechung des versponnen Garnes auglich λ 1st und ebenfalls der spontan auftretenden Kräuselungswirlcung, die bei· Erschlaffen erhalten wird. Ss ist einleuchtend, daß ein Wert des Streckverhältnlsses besteht, der von den gewählten Werten der inneren Viskosität und der Doppelbrechung des
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Garnes abhängt und der au eine? optimalen Entwloxlung der Kräuselung führt. Durch genaue Regelung dieser Faktoren ist es möglich, den Grad der Kräuselung von etwa Hull bia su sehr hohen Kräuselungen sau verändern.
Bei einer bestimmten AusfUhrungsform der Erfindung wird isotaktisches Polypropylen, das eine innere Viskosität zwischen etwa 1,5 und 2,5 be sit afc, bei einer Temperatur zwischen 2oo lind 3oo° 0 versponnen und mit einer Aufwickelgeschwindigkeit S9fi3chen 22? und 3.67c in pro Minute versponnen» so daß die versponnenen Fäden eine Doppelbrechung zwischen 15 χ lo~^ wad 2© M. Ie -* und eine innere Viskosität zwischen lt2 und 2*5 !besitzen. Diese Fäden werden dann unter Anwendung eines SfcreckverhSltniases zwischen 1,2 und 4,o kalt verstreckt und helm Freigeben des verstreckten Oarnes erfolgt eine augenbllis^AJlehe Kräuselung der Fäden. Unter Anwendung dieser Ar- heltmtetse inwäen Kräuselungen zwischen 5 und 5o Windungen pro
Der Hrad der Kräuselung kann entweder als die Ansah! von tfindtängem pro Zoll oder als prozentuale Kräuselung durch das Verhälteis
i_ χ
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ausgedruckt «erden, worin L1 die Länge des gekräuselten Faden« und L2 die Länge des gleichen Fadens bezeichnet· wenn dieser gerade so weit gestreckt wird daß die Kräuselungen verschwinden.
wenn eine zweite Streokstufe angewandt wird, so wurde gefunden« daß die Temperatur des erwärmten Stiftes» der Waise oder einer anderen Vorrichtung auf der die Streckung erfolgt innerhalb eines weiten Bereiches von etwa Io bis etwa I4o° C verändert werden kann und daß eine augenbliok~ Hohe Kräuselung auftritt, sobald die Streokepaimung aufgehoben wird· Mm wird vorgezogen, hierbei eine Streokteaperatur zwischen etwa 80 und loo0 C anzuwenden.
Bin verbessertes Spinn* und Vererbeltungsverfahreii, wie es hler beschrieben 1st, kann in brauchbarer Welse «it dsa Bcbsttls-Druckverfahren für Polypropylen vereinigt werden, welches den Gegenstand der britischen Patentschrift 8l8,loo bildet.
Eine hierfür geeignet· Apparatur besteht auf einer Schraü auspressvorrichtung, durch die geschmolzenes Polypropylen einer Spinndüse durch eine Benessungspunpe zugeführt wird. Da« gesohaolzene Polyaer wird vorzugsweise vor und nach der
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filtriert« wobei al® !!temperatur u»m ersten Filtere gewUnscMesifalle wesentlich mfeerlialb der Jos »fei« ten Filters liegen kanu. Bei Anwendung einer solchen Apparatur irann Polypropylen alt einer hotel inneren Viskosität vosi beispielsweise 3*0 bis 4, ο als ^issgaiagsin&tefial angetanst WQVaQU3, das dsna in der Selimelgirorrlchtung einen Wär» meahhaii erfährt, so ciaS das versponnene ßam den öer Inneren Viskosität erhSlt.
Um ein geapömjenes Oes^a der angeg@b@n®ii Doppelbreolsaang und iimerea Visko^itEt z&s ertiÄlten, fff@3?a@n die Spizmbedingiingen
dem j^wülle angew^näten igotaktis^ien Folypropyde» gewünschten Qk*4 der ©üägültlgen l^iüfielung ange<wurde beispielsweise g@fimiene dsS, wenn von @inea -alt elntr- Inneren Viskosität zwieghaa l,c und*
£„© Auagegengen wird9 geeignete SpiBn^dlngungen darin bestellen» dafi die SpisäMüse bei einer Temperatur zwiacStöSi 175 uns 33o° C vors»g^ftä.e@ zwiseteß 1S0 und 29@° O liegt «mi n&t @in®r Auf^iietelgesehwlndigtelt swieehen etwa 3:35 und Hinut® gearbeitet wird.
Fasern iaM Fäden wele&e g^mäS der Erfindung hergestellt werden, sind für besonder© I&xtllverarbeitungen sehr geeignet, insbesondere sar Herstellung von Tepplohen, Becken,
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Kleidungsstücken oder anderen Textilet Zeugnissen, wobei die gekräuselte Natur der Fäden zu den gewünschten Eigenschaften* wie Nachgiebigkeit;, Zusammenhaftung oder Aufbauschung der Stapel- oder kontinuierlichen Einzelfadengarne führt, welche aus solchen gekräuselten FSden hergestellt worden sind und zwar entweder allein oder gemischt mit Naturfasern oder anderen Kunstfasern. Infolge ihres vergrößerten Volumens und der Nachgiebigkeit sind die gemäS der Erfindung hergestellten Fasern gebesonders geeignet, um als Füllmaterial» beispielsweise für Sitz- oder Kopfkissen verwendet zu werden.
In den folgenden Beispielen ist die Erfindung näher erläutert, ohne nierauf beschrankt zu sein.
Beispiele 1 bis 4
Isotaktisohes Polypropylen »it einer inneren Viskosität von 3,2 (festgestellt in Dekalin bei 1?5° C), dem o,4 Jf eines geeigneten Antioxydationsmittels und o,l # eines geeigneten Peptlslerungsmlttels (eis Stoff, der dazu dient, den thermischen Abbau von Polypropylen von einem höheren in ein niederes Molekulargewicht zu unterstützen) zugesetzt wurde, wurde in eine Schraubensohaelzvorriehtung eingeben, aus der das geschmolzene Polymer einer Bemessungspumpe zugeführt wurde, und dann durch
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- Io -
ein Sandfilter mit einer Korngröße von 1,68 bis ©,75 mm einer Spinndüse ß&t einem Lochdurehmesser von o,j$8 ram zugeführt wurde. Die Schraubenschmelzvorriöhtiing, die Bemessungspumpe und das Filter waren von einem elektrisch beheizten Mantel umgeben» welcher auf der erforderlichen SpiiBitesnperafeur gehalten mirde. Di© versponnenen Fäden wurden dann unter Anwendung eines Wasserbade a von 9o° C kalt verstreo&fc und zwar unter dem gewünschten Streckverhältnis mit einer Streckgeschwindigkeit von 66 m pro Minute. Md vsrstreekten Fäden wurden öarni rasch erschlaffen, gelassen, ind©« das Oarn von der Streekspule abgeschnitten wurde und die Fasern wurden dann in einem von I4o° C 2o Minuten lasjg stabilisiert.
Die folgende Tabelle gibt den EinfIuB der Splnntempera·* ter wau @&& Aufwiak©lg@scl3ifißodigkeit &n£ die innere Viskosität vwä die Doppelbrechung des versponnenen Fadens *m,. sowie die Wirkung des Streckverhältnisses auf den 3rad der erreichten Kräuselung.
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Claims (1)

  1. Ά) Vesfftalipen zu:? Herstellung von Stasessi ©get»
    «irnmr selraubenlinienföraiig®!! fCrlisselung aus ise-PaXsrprqpylen* dadisreli geteim&eielinet, daB- UiM g?5feSiaseXt;e For® sp9i"at©n 3r£@iäg% Wifd dureh der Fäden \fmt isotsktisöte©r!i Polypropylen
    ^smperatur und »it ©i^@ii solchen Ausstofi On 'tisisr solchen ii^iei^si ¥iEkogitl'&, dül@ urne?.'» Via'ccfiitnt d@a ve^spomiesien Garnes inner-
    bis 3s ^s ¥©£>sugstf@ise s^isohen 2*5 liegt himI $i© Dsppeifc^eoliiaaig aea versonnenen
    ata «g
    swlsoiiriii Io x, lo~- und 25 χ lc,"·" ii@gt, worauf dann Garn 129 <!&& Ij5S Ms 4*0-faclie seiner ur«
    frei und rasch
    2« ¥^r>ffibr@n naah ünepmoa 1, daäuFsli gekennseietanet* ä«s ieotaktisohe Fölyp3?opyl©ii ¥Oi» d@m Varschiselsen <äia Verspinnen @£ne innere Viskosität zwischen l#o fc«S&ß.
    - 15 -
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    5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinntemperatur zwischen 175 und 32c° C vorzugsweise zwischen l8o und 29o° C liegt.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gokeimsaichnet, daß die Fäden ohne weiteres Verstrecken zu Stapelfasern verschnitten werden»
    5. Verfahren nach Anspruch h, dadurch gelcermxaich- 4 net» daß da3 schraubenlinienförmig gekräuselte Garn in erschlafften Zustand einer Wärmebehandlung zwischen loo und I4o° C unter ,wrfen wird.
    FQr Imperial Chemical Industries Lfc<S.«
    PATFNTANWJttTB !»•ING. H. FIN«?, DlPL-IN0. H
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