DE1469135C - Verfahren zur Herstellung von orientierten Faden aus geschäumtem Polyolefin - Google Patents

Description

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Die Herstellung von polymeren, harzartigen oder phatischen Mono-1-olefinen, wie z. B. Äthylen, Proplastischen Fäden und das Verweben dieser Fäden in pylen, Buten-1, Hexen-1, Octen-1 u. dgl., ergeben ausGewebe für verschiedene Gebrauchszwecke, wie z. B. gezeichnete Fäden zum Verweben zu Geweben, wenn für die Polsterung von Stühlen für das Freie und für sie entsprechend der Erfindung hergestellt werden, die Innenräume und für Sitzüberzüge für Automobile 5 Bevorzugt sind Polymere von aliphatischen Monogewann eine steigende Bedeutung für die Kunststoff- 1-olefinen mit einer maximalen Zahl von 8 Kohlenindustrie. Stoffatomen je Molekül und keiner Verzweigung näher

Das Ziel der Erfindung besteht daher in der Her- an der Doppelbindung als in der 4-Stellung. Homo-

stellung von Polyolefinfäden mit einem höheren Ver- polymerisate und Mischpolymerisate, ebenso wie

hältnis von Masse zu Gewicht als bei den gegenwärtig io Mischungen von Homopolymerisaten und Mischpoly-

erhältlichen Fäden, die verbesserte Färbungseigen- merisaten sind geeignete Materialien für die Fäden

schäften aufweisen. ' nach der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Ver- Besonders günstig als Ausgangsmaterial ist .PoIyfahren zur Herstellung von orientierten Fäden aus äthylen, welches im ungeschäumten Zustand eine geschäumtem Polyolefin mit einer Dichte von 0,096 bis 15 Dichte im Bereich von 0,95 bis 0,98 und eine Kristalli-0,62 g/cm³, einer Zellstruktur und einer praktisch nität von mindestens 70°/₀ ^Ufid vorzugsweise minglatten äußeren Oberfläche, durch Strangpressen von destens 80°/₀ bei atmosphärischen Temperaturen, geschmolzenen Polyolefinen, das darin besteht, daß z.B. 21°C besitzt. Die geschäumten und gezogenen man aus Polyolefinen und Verschäumungsmittel, das Fäden dieser Polymerenart im Vergleich zu anderen bei der Strangprefitemperatur des Polyolefins ein inertes 20 Polymeren besitzen, wie gefunden wurde, heraus-Gasist, ein geschmolzenes Gemisch herstellt, wobei man ragende Eigenschaften.

das Schäumungsmittel in einer Menge von 0,01 bis . Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von

50 Gewichtsprozent des Polyolefins verwendet, dieses Polymeren aus aliphatischen Mono-1-olefinen und

Gemisch durch eine Düse strangpreßt, wobei insbesondere von Äthylen ist im einzelnen in der

während der Strangpressung die Verschäumung erfolgt a$ USA.-Patentschrift 2 825 721 beschrieben,

und so den so gebildeten Faden verstreckt, um ihn Verschiedene gasförmige, flüssige und festen Schäu-

zu orientieren. mungsmittel sind bei dem erfindungsgemäßen Ver-

Aus der deutschen Patentschrift 822 001 ist es fahren wirksam. Im allgemeinen bestehen diese Mittel bereits bekannt, bei der Herstellung von Fäden aus aus Materialien, die bei den Temperaturen des gepolymeren Stoffen Schäumungsmittel anzuwenden. ₃₀ schmolzenen Polymerisats in der Auspreßform gas-Nach dieser Patentschrift wird jedoch das Strang- förmig sind. Feste Materialien, die sich bei diesen pressen nicht während des Schäumens durchgeführt. Temperaturen zersetzen und gasförmige Produkte oder Darüber hinaus wird dort das auf diesen Verfahrens- Bestandteile, welche mit anderen in der Schmelze vorschritt folgende Orientieren des Produktes weder handenen Bestandteilen reagieren unter Bildung von beschrieben noch nahegelegt. Diese Patentschrift be- ₃₅ gasförmigen Produkten, ergeben, sind anwendbar, trifft also keineswegs die Bildung eines geschäumten, Jedes beliebige inerte Gas, welches für das Polymeriorientierten Faserstranges aus einem Polyolefin, der sat, das ausgepreßt werden soll, nicht schädlich ist, ist ein erhöhtes Verhältnis von Volumen zu Gewicht brauchbar. Derartige Gase sind N₂, Dampf, CO₂, aufweist, vielmehr unterscheidet sich das Produkt niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe (Propan, Butan, dieser Patentschrift eindeutig und in wesentlichen ₄₀ Pentan) und Chlorfluorkohlenwasserstoffe. Flüssig-Eigenschaften vom erfindungsgemäß hergestellten Pro- keiten, einschlieCIich Wasser, Ammoniak und Kohlendukt. Die Produkte nach der Entgegenhaltung be- Wasserstoffe, welche bei den Auspreßtemperaturen, sitzen keine glatte Oberfläche und sind schlecht zum wenn der Druck außerhalb der Form nachläßt, ver-Anfärben geeignet. dampfen, sind brauchbar. Zu den festen Materialien

Der geschäumte Faden nach der Erfindung hat ein ₄₅ gehört p,p' - Hydroxy - bis - (benzolsulfonylhydrawesentlich gesteigertes Verhältnis von Masse zu Ge- zid), Diaminobenzol, Dinitrosopentamethylentetramin, wicht, so daß Gewebe, die aus diesen Fäden gewoben 4 - Nitrobenzolsulfonsäurehydrazid, β - Naphthalinwurden, praktisch dasselbe Aussehen wie diejenigen sulfonsäurehydrazid, Diphenyl-4,4'-di-(sulfonylazid) besitzen, die von ungeschäumten Fäden gewoben und Mischungen von Materialien, wie z. B. Natriumwurden, jedoch nicht mehr als die Hälfte der aus den ₅₀ bicarbonat mit einer festen Säure, z. B. Weinsäure,
.ungeschäumten Fäden hergestellten Gewebe wiegen. Die zu verwendende Menge Schäumungsmittel bei Daneben ermöglicht die zellförmige Struktur der dem Verfahren liegt im Bereich von 0,01 bis 50 GeFäden, sie zu einer zweitö'nigen Schattierung für neu- wichtsprozent des auszupressenden Polymerisats. Menartige Gewebe zu färben, was mit den ungeschäumten gen im Bereich von 1 bis 15 Gewichtsprozent werden Fäden nicht möglich ist. ₅₅ bevorzugt. '

Das Ziehen der geschäumten Fäden ist wesentlich, Die bei der Auspreßform angewandte Temperatur um dem Faden eine glatte äußere Oberfläche zu ver- ändert sich mit der Art des auszupressenden Polymerileihen, da der ungezogene geschäumte Faden äußerst sats, wobei es wesentlich ist, daß das geschmolzene rauh ist, was ohne Zweifel auf die durch das Ent- Polymerisat bei einer Temperatur vorliegt, bei welcher weichen des Schaummittels nach außen hin offen- s₀ eine wirksame Auspressung erleichtert wird. Die Ausgebliebenen Öffnungen zurückzuführen ist. Indem preßtemperaturen der verschiedenen Polymerisate sind die Fäden in einem Längenverhältnis im Bereich von den Fachleuten geläufig. Im allgemeinen liegt die Aus-4:1 bis 10: 1 gezogen werden, wird die äußere Ober- preßtemperatur im Bereich von etwa 121 bis 316°C fläche des Fadens offensichtlich praktisch glatt ge- und üblicherweise im Bereich von 177 bis 288°C. Die macht. 6, Auspreßdrücke variieren mit der Art des Polymerisats

Das erfindunysgemäße Verfahren ist praktisch auf und dem darin einverleibten Schäumungsmittel und

alle norrnaleiwcise festen Oldinpolymerisate und ins- liegen im Bereich von etwa Atmosphärendruck bis

besondere Polyäthylen anwendbar. Polymere von ali- hinaus zu 49,2 oder 56,2 kg/cm^a.

Zur weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, die ein Fließschema darstellt, welche eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. Eine Auspreßvorrichtung 10 ist mit einem Trichter 12 zur Zuführung von Polymerisat in die Strangpresse in fester Teilchenform versehen. Die Strangpresse ist mit einer Schnecke 14 versehen, welche über den Schaft 16 mit Kraft betrieben wird, mittels Vorrichtungen, die nicht gezeigt sind. Wenn ein festes Schäumungsmittel verwendet wird, wird dieses Mittel mit dem in Teilchenform vorliegenden Polymerisat vermischt und dem Trichter 12 zugeführt. Flüssige Schäumungsmittel können ebenfalls in dieser Weise eingeführt werden. Es ist ebenso möglich, flüssige und gasförmige Schaummittel durch die hohle Welle 16 einzuführen, wozu Durchlaß 18 vorgesehen ist, welche sich durch Auslaß 20 in das Innere der Strangpresse und außerhalb der Schnecke öffnet. Eine detaillierte_A.usführungsform einer Strangpressenschnecke dieser Art ist in der USA.-Patentschrift 2 860 377 gebracht.

Die Strangpresse 10 ist mit Heizvorrichtungen (nicht gezeigt) in der Form einer elektrischen Widerstandsspule, welche den Zylinder der Strangpresse umgibt, versehen, oder ein mit Mantel versehener Strangpressenzylinder besitzt Einleitvorrichtungen am Auspreßende des Zylinders und Auslaßvorrichtungen am entgegengesetzten Ende, um dadurch Wärmeaustauschmaterial zirkulieren zu lassen. Die durch den Wärmeaustausch erzielte Temperatur wird so reguliert, daß das Polymerisat schmilzt und mit dem Schäumungsmittel, wenn es durch den Zylinder in Richtung des Auspreßendes geht, vermischt wird. Ein Kanal 22 führt von dem Auspreßende des Zylinders zu der Auspreßdüse 24. Die Auspreßtemperatur wird an der Düse 24 gemessen und wird geregelt, indem der Wärmeaustausch in der Strangpresse gesteuert wird.

Das geschmolzene Polymerisat, welches das Schäumungsmittel enthält, wird durch schmale Mundstücke in der Düse 24 ausgepreßt und bildet geschäumte Fäden 26 auf Grund des Entweichens des Schäumungsmittels, welches bei den Auspreßtemperaturen flüchtig ist und leicht aus den Fäden außerhalb der Auspreßdüse entweicht. Die geschäumten Fäden werden über Walzen 28 in den Kühltank 30 geleitet, welcher mit einem geeigneten flüssigen Kühlmittel gefüllt ist, beispielshalber mit Wasser. Die Fäden

ίο werden dann über Walze 32 und über Walzen 34 und 36 in den Dampfraum 38 geführt, in welchem die Fäden für die Ziehstufe wärmekonditioniert werden. Das Ziehen wird in gebräuchlicher Weise durchgeführt, wie es für das Ziehen von ungeschäumten Fäden angewandt wird, indem die Spannung zwischen Walzen kontrolliert wird. Die geschäumten und gezogenen Fäden gehen über Walze 40 und auf die einzelnen Lagerwalzen 42, 44, 46 usw.

Wenn Einfäden ausgepreßt werden, liegt der Durchmesser der Auspreßmundstücke im Bereich von etwa 0,63 bis 1,02 mm, und beim Auspressen von Fäden für ein mehrfädiges Garn liegen diese Mundstücke im Bereich von etwa 0,12 bis 0,38 mm. Der Durchmesser des Fadens kann beträchtlich variieren und stellt keinen Teil der Erfindung dar.

Beispiel 1

Eine Mischung aus Polyäthylen und 2% P>p'-Hydroxy - bis - (benzolsulfonylhydrazid) wurde durch Strangpressenzonen von (1) 204⁰C, (2) 232° C und (3) 177° C und einem Durchmesser von 0,107 cm ausgepreßt und ergab eine geschäumte Faser von 0,9 mm Durchmesser und 2925 Denier. Diese Faser hatte eine Festigkeit von 1,74 g je Denier und ll%ige Dehnung. Die Versuchsdaten bei verschiedenen Zugverhältnissen und Schaumstoffkonzentrationen sind in der Tabelle zusammengefaßt.

Polyolefin-p,p'-Hydroxy-bis-(benzolsulfonylhydrazid)-Mischungen

Mischung
Polyäthylen/Schaumstoff

Zugverhältnis

Denier

Festigkeit

% Dehnung

Polyäthylen + 0,01 %
Polyäthylen + 0,05%
Polyäthylen+ 0,50%
Polyäthylen+ 2,00%
Polyäthylen Kontrolle
Polyäthylen Kontrolle

9:1

9:1

6,14:

780

778

1017

1353

817

980

7,0
6,6
4,3

2,2
6,4

5,2

24
36
13
11
20
32

Eine ungeschäumte Faser von 0,94 mm Durchmesser würde 6100 Denier besitzen. Dies zeigt eine mehr als zweifache Aufblasung der geschäumten Faser.

Beispiel 2

Polyäthylen von hoher Dichte wurde mit 2 Gewichtsprozentp,p'-Hydroxy-bis-(benzolsulfonylhydrazid) vermischt und durch eine Düse mit Mundstücken von 0,107 cm Durchmesser bei einer Temperatur von 232⁰C ausgepreßt. Der geschäumte Faden war rauh, wurde jedoch kontinuierlich in einem Verhältnis von 6¹/,: 1 gezogen, und der gezogene Faden zeigte sich glatt. Diese Probe besaß 0,94 mm Durchmesser und 2925 Denier. Ein Faden von 0,94 mm des rohen PoIyäthylens ohne Zugabe von Schaumstoff besaß 6100 Denier. Dies zeigt ein Aufblasen im Verhältnis 2:1 der geschäumten Faser. Reißlängeversuche gaben die folgenden Ergebnisse:

Denier	Gramm je Denier	11
2925	1,74

Claims (1)

1. 5 6

   Das in den vorhergehenden Beispielen verwendete Patentansprüche·
   Polyäthylen (bei den Beispielen) hatte die folgenden

   Eigenschaften: 1. Verfahren zur Herstellung von orientierten

   CpU mpi ,;_nHpY ι < > Fäden aus geschäumtem Polyolefin mit einer

   Γ" " i,j _{5 Dichte von 0}^_{096 bis 0}^_{62 g/cm}^ _{einer Zellstruktur}

   ^{Dlchte ü}'^y6ü und einer praktisch glatten äußeren Oberfläche,

   Erweichungstemperatur 127° C durch Strangpressen von geschmolzenen PoIy-

   Kristalliner Gefrierpunkt 122°C olefinen,dadurch gekennzeichnet,daß

   Zugfestigkeit 309 kg/cm² man aus Polyolefinen und Verschäumungsmittel,

   Dehnune 20°/ ¹⁰ ^^as ^ der Strangpreßtemperatur des Polyolefins

   t> ·„.·,, & ········· · · · · · ■ · · · · Io _ej_n i_nertes Gas ist, ein geschmolzenes Gemisch her-

   R₁BbUdUHg in der Umgebung bei _{stdlt; wobd fflan das Schäumungsmit}tel in einer

   Belastung ¹⁰ Stunden _{Menge yon 001 bis 50} Gewichtsprozent des PoIy-

   Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Ver- olefins verwendet, dieses Gemisch durch eine Düse

   fahrens wurde Polyäthylen von hoher Dichte ge- 15 strangpreßt, wobei während der Strangpressung

   schäumt und zu Fäden gezogen mit einer Dichte bis die Verschäumung erfolgt und den so gebildeten

   herab zu 0,096 g/cm³ im Vergleich zu etwa 3,84 g/cm³ Faden verstreckt, um ihn zu orientieren,

   für das rohe Polyäthylen. Die Dichte der geschäumten 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

   Fäden variiert zwischen etwa 0,096 und 0,62 g/cm³ zeichnet, daß man das Schäumungsmittel in einer

   und vorzugsweise, von etwa 0,32 bis 0,60 g/cm³. Die 20 Menge von 1 bis 15 Gewichtsprozent des PoIy-

   Dichte der erzeugten Fäden wird durch Regulierung olefins verwendet.

   der Art und der Menge des Schäummittels in der Aus- 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2,

   preßmasse geregelt. dadurch gekennzeichnet, daß man als Schäumungs-

   Obwohl Gase, Flüssigkeiten und feste Stoffe bei dem mittel die feste Verbindung p,p'-Hydroxy-bis-

   Verfahren der Erfindung verwendet werden können, 25 (benzolsulfonylhydrazid) verwendet,

   vereinfacht die Verwendung von gepulverten oder fein- 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, da-

   verteilten Feststoffen, z. B. p,p'-Hydroxy-bis-(benzol- durch gekennzeichnet, daß als Polyolefin ein Homo-

   sulfonylhydrazid) das Verfahren. Das feste Schau- oder ein Mischpolymerisat eines aliphatischen

   mungsmittel wird zu dem in Teilchenform vorliegenden Mono-1-olefins mit höchstens 8 Kohlenstoffatomen

   Polymerisat in dem gewünschten Verhältnis, z. B. 1 bis 30 pro Molekül und keiner Verzweigung näher an der

   50 Teile je 100 Teile Polymerisat (auf das Gewicht Doppelbindung als in 4-Stellung verwendet wird,

   bezogen), zugegeben, bevor die Mischung in die 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn-

   Strangpresse gegeben wird, wodurch es vermieden zeichnet, daß als Polyolefin Polyäthylen mit einer

   wird, daß das Schäummittel direkt in die Schmelze Dichte von 0,95 bis 0,98 und einer Kristallinität von

   eingeführt wird. 35 mindestens 70% bei 21° C verwendet wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen