DE1469162B - Mikrohohlräume enthaltende Fäden und Faseren aus isotaktischem Propylen und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Fäden und Fasern aus isotaktischem Polypropylen oder einem mit weniger als 15°/₀ anderen olefinischen oder diolefinischen Monomeren aufgebauten Propylencopolymerisat oder einer Mischung von isotaktischem Polypropylen mit weniger als 15 °/₀ eines Polymeren aus olefinischen oder diolefinischen Monomeren mit einer Vielzahl von Hohlräumen in der Faser.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von derartigen Fäden und Fasern durch Schmelzverspinnen sowie Verstrecken und gegebenenfalls Fixieren der erhaltenen Fäden.

Bekanntlich haben Polypropylenfäden unter den Kunstfasern die geringste Affinität oder Reaktivität zu Farbstoffen oder anderen Behandlungsmitteln. Man hat zahlreiche Versuche gemacht, um ihre Reaktivität oder Affinität zu zahlreichen Behandlungsmitteln, besonders Farbsteffen, zu verbessern, jedoch konnte bisher keine wirklich befriedigende Methode entwickelt werden.

Es besteht daher ein Bedarf an Fäden und Fasern aus Polypropylen mit guter Anfärbbarkeit und Absorptionsfähigkeit für Wasser und für Behandlungsmittel, wie sie für Polypropylenfasern in Betracht zu ziehen sind, sowie ein Verfahren zurHerstellung solcher Polypropylenfasern.

Die Erfindung liefert solche Fasern und zeigt, wie man bei der Behandlung mit Farbstoffen und anderen Behandlungsmitteln vorzugehen hat und wie verhindert wird, daß die Farbstoffe oder sonstigen Behandlungsmittel von den mit ihnen behandelten Fasern wieder abgegeben werden.

Fäden und Fasern aus isotaktischem Polypropylen oder einem mit weniger als 15°/₀ anderen olefinischen oder diolefinischen Monomeren aufgebauten Propylencopolymerisat oder einer Mischung von isotaktischem Polypropylen mit weniger als 15°/₀ eines Polymeren aus olefinischen oder diolefinischen Monomeren mit einer Vielzahl von Hohlräumen in der Faser sind dadurch gekennzeichnet, daß diese Hohlräume von submikroskopischer Größe sind und folglich einen Durchmesser von weniger als 0,5 μ und in der Mehrzahl von unter 0,1 μ besitzen, wobei die Hohlräume in einer solchen Menge in der Faser vorliegen, daß die Lösungsmittelabsorptionsfähigkeit, gemessen durch 24stündiges Eintauchen in o-Dichlorbenzol bei 20° C und nach anschließendem Zentrifugieren mehr als 25 % beträgt.

Das Verfahren zur Herstellung solcher Fäden und Fasern durch Schmelzverspinnen sowie Verstrecken und gegebenenfalls Extrudieren der erhaltenen Fäden ist dadurch gekennzeichnet, daß man Polypropylen oder ein mit weniger als 15 % anderen olefinischen oder diolefinischen Monomeren aufgebautes Propylencopolymerisat oder eine Mischung von Polypropylen mit weniger als 15 °/₀ eines Polymeren aus olefinischen oder diolefinischen Monomeren verwendet, die gebildeten Fäden langsam ohne Verstrecken abkühlt, falls ihr spezifisches Gewicht unter 0,900 liegt bei 20 bis 160° C altert, bis ein spezifisches Gewicht von mehr als 0,900 erreicht ist, und anschließend die Verstreckung bei 90 bis 140° C auf das 1,5- bis 7fache ihrer ursprünglichen Länge vornimmt.

Die Reproduktionen photographischer Aufnahmen erfindungsgemäßer Fasern und Fäden zeigen deren typische Merkmale, die zweckmäßig zu ihrer Charakterisierung herangezogen werden.

F i g. 1 a ist eine optische Mikrophotographie eines erfindungsgemäß gewonnenen Fadens, von der Seite gesehen und in Dunkelfeldbeleuchtung aufgenommen; F i g. 1 b ist eine optische Mikrophotographie ähnlich F i g. 1 a, zeigt jedoch einen herkömmlichen, nicht strukturierten Faden;

F i g. 2 a ist eine optische Mikrophotographie eines erfindungsgemäß hergestellten Fadens mit einer TiO₂-Füllung, von der Seite gesehen und in Dunkelfeldbeleuchtung aufgenommen;

ίο Fig. 2b ist eine optische Mikrophotographie ähnlich F i g. 2 a, zeigt jedoch einen herkömmlichen, nicht strukturierten Faden;

F i g. 3 a ist eine optische Mikrophotographie eines von Hand hergestellten Querschnittes (etwa 0,5 mm Dicke) von Fasern gemäß der Erfindung bei gewöhnlicher Beleuchtung unter einem optischen Mikroskop aufgenommen;

F i g. 3 b ist eine optische Mikrophotographie ähnlich Fig. 3a, zeigt jedoch den Querschnitt von herkömmlichen, nicht strukturierten Fäden.

Spezielle Ausführungsformen der Erfindung bestehen darin, daß man die gesponnenen Fäden in einerersten, auf einer Temperatur zwischen 100 und 160° C gehaltenen Kühlzone von mindestens 5 cm Länge und dann in einer zweiten, zwischen 70 und 90° C gehaltenen Kühlzor.e von 1 bis 4 m Länge unter Ausbildung einer monoklinischen Struktur abkühlt, daß man den aus der Spinndüse austretenden Faden mit einem Verhältnis von mehr als 200 abzieht, daß man nach der langsamen Abkühlung eine Alterung bei 100 bis 130° C für 30 bis 60 Minuten durchführt, daß die Untergrenze der Größe der Hohlräume bei 0,005 μ liegt, daß die Wasserabsorptionsfähigkeit größer als 2 °/₀ ist, daß das Behandlungsmittel ein Farbstoff oder eine polymerisierbare Verbindung, ein Wärmestabilisator, ein Lichtstabilisator oder ein Antistaticum ist und daß man als Ausgangsmaterial isotaktisches Propylenpolymerisat mit einem Molekulargewicht von 30 000 bis 80 COO und großem Schmelzpunktindex verwendet.

Als besonderer Vorteil sei erwähnt, daß man die verstreckten Fäden mit dem Dampf eines organischen Lösungsmittels quillt oder weichmacht oder mit dem Lösungsmittel tränkt und dieses dann langsam verdampft. Durch diese Nachbehandlung werden in den Hohlräumen abgelagerte Behandlungsmittel oder Farbstoffe besonders stark fixiert.

Gemäß einer weiteren besonderen Verfahrensmodifikation werden die verstreckten Polypropylenfäden in entspanntem Zustand bei Einwirkung einer Temperatur von 120 bis 160° C für eine Zeitspanne von 1 bis 30 Minuten unterworfen.

Nach der Erfindung werden also strukturierte isotaktische Polypropylenfäden mit zahllosen submikroskopischen, ultrafeinen Hohlräumen hergestellt, die sowohl im Querschnitt als auch in Längsrichtung über den ganzen Faden verteilt sind.

Diese Hohlräume sind so klein, daß sie praktisch nur durch Untersuchung mit einem Elektronenmikroskop festgestellt werden können. Es ist jedoch sehr schwierig, einen ultradünnen Schnitt (weniger als 0,01 μ) eines Polypropylenfadens herzustellen, und deshalb kann selbst mit einem Elektronenmikroskop nur das Vorhandensein der Hohlräume in einer Probe der erfindungsgemäßen strukturierten Fäden festgestellt werden, und es ist schwierig, genau die Größe der Hohlräume oder ihren Verteilungszustand zu messen. Man hat jedoch durch elektronenmikro-

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skopische Untersuchung festgestellt, daß die Größe fähigkeit werden die Polypropylenfäden in einer

der meisten Hohlräume unter 0,1 μ liegt. . Menge von etwa 0,3 g 24 Stunden bei Raumtemperatur

Die Größe, Zahl, Verteilung usw. dieser in den er- (2O⁰C) in 100 ml o-Dichlorbenzol getaucht und dann

findungsgemäßen Fäden vorhandenen ultrafeinen 5 Minuten in der Zentrifuge (1370 g) ausgeschleudert.

Hohlräume kann jedoch auf folgende Weise bestimmt 5 Dann werden sie ebenfalls ausgewogen, um ihre

werden: - . Gewichtszunahme zu bestimmen. Diese wird durch

Diese Hohlräume lassen sich nicht mit Hilfe eines das ursprüngliche Gewicht der Fäden geteilt und optischen Mikroskops unter gewöhnlicher Beleuchtung in Prozent ausgedrückt. Die erfindungsgemäß her-(Hellfeldbeleuchtung) beobachten. Da die Auflösungs- gestellten strukturierten Polypropylenfäden mit Hohlkraft des optischen Mikroskops unter Hellfeld- io räumen haben eine Lösungsmittel-Absorptionsfähigbeleuchtung ungefähr 0,3 bis 0,5 μ ist, müssen die keit von mehr als 25% und in manchen Fällen sogar Hohlräume im wesentlichen kleiner als 0,5 μ sein, aus- bis 110 % oder mehr. Im Gegensatz hierzu haben hergenommen natürlich solche, die zufällig entstehen und - kömmliche Polypropylenfäden eine Lösungsmitteldie auch in herkömmlichen Polypropylenfasern sieht- Absorptionsfähigkeit von weniger als 20%.
bar sind. 15 Die Hohlräume sind über den ganzen Polypropylen-Wenn die erfindungsgemäß gewonnenen Fäden von faden verteilt, und zwar sowohl in Längs- als auch in der Seite her im optischen Mikroskop unter Dunkel- Querrichtung. Diese Verteilung ergibt sich aus dem feldbeleuchtung betrachtet werden, scheint der ganze Umstand, daß — wie bereits gesagt — die erfindungs-Faden zu glimmen, aber es ist schwierig, jeden ein- gemäßen Fäden insgesamt glimmen, wenn sie unter zelnen Hohlraum deutlich zu unterscheiden oder aus- 20 Dunkelfeldbeleuchtung mit einem optischen Mikrozumachen (Fig. la und 2a). Man kann einen Ver- skop betrachtet werden. Die einzelnen Hohlräume gleich mit einem Sternnebel ziehen, der als Ganzes lassen sich nur sehr schwer oder praktisch nicht erleuchtet, in dem jedoch kein Einzelstern erkannt kennen. Dies zeigt beispielsweise die Mikrophotowerden kann. Da die Auflösungskraft des optischen graphie von la. Im Gegensatz hierzu ist bei gleicher Mikroskops unter Dunkelfeldbeleuchtung weniger 25 mikroskopischer Beobachtung bei einem herkömmals 0,1 μ ist, läßt sich sagen, daß die meisten der in den liehen Polypropylenfaden kein solches Glimmen festerfindungsgemäß hergestellten Fäden vorhandenen zustellen; hingegen sieht man scharfe und deutliche Hohlräume eine Größe von 0,1 μ haben müssen. Es sehr helle Flecken, die von undurchlässigen Verunsei hier bemerkt, daß ein herkömmlicher, nicht struk- reinigungen oder Rissen in dem Faden hervorgerufen turierter Polypropylenfaden keine solche Hohlräume 30 werden und die von dem Glimmen der erfindungsaufweist, denn er zeigt bei gleicher mikroskopischer gemäßen Fäden deutlich verschieden sind.
Beobachtung kein Glimmen, sondern sieht transparent Ein besonderes Merkmal der erfindungsgemäßen aus, abgesehen von scharfen hellen Flecken, die durch Fäden, durch das man sie ebenfalls deutlich von beVerunreinigungen oder Risse in dem Faden hervor- kannten Polypropylenfäden unterscheiden kann, ist gerufen werden (F i g. Ib und 2b). 35 die Tatsache, daß sie — wenn man sie von Hand

Ferner kann man die Größe der Hohlräume in- schneidet und die Schnitte (jeweils mit etwa 0,5 mm •direkt aus dem Molekulargewicht der Farbstoffe oder Dicke) durch ein optisches Mikroskop unter gewöhnsonstigen Behandlungsmittel bestimmen, die von den licher (Hellfeld-) Beleuchtung betrachtet — über die erfindungsgemäßen Fäden hinreichend absorbiert ganze Querschnittsfläche hellgelb oder dunkelgelb werden können. Hieraus ergibt sich, daß die erfindungs- 4° wolkig trübe erscheinen. Bei herkömmlichen Polygemäß hergestellten Fäden eine große Zahl. Hohl- propylenfäden, die nicht wie die erfindungsgemäßen räume enthalten, die größer sind als 0,005 μ. Fäden Hohlräume enthalten, tritt dieses Phänomen

Die Zahl der Hohlräume oder das Gesamtvolumen nicht auf. Dies ergibt sich aus einem Vergleich der der Hohlräume pro Gewichtseinheit der erfindungs- Fig. 3a und 3b, in denen die Farbe weggelassen gemäßen strukturierten Fäden läßt sich an Hand der 45 wurde. '
Absorptionsfähigkeit der Fäden für Wasser und Die erfindungsgemäß hergestellten Polypropylen-Lösungsmittel bestimmen. fäden- oder -fasern lassen sich also durch die vor-

Um die Wasserabsorptionsfähigkeit zu ermitteln, genannten verschiedenen Faktoren wohldefinieren,
werden die Polypropylenfäden bei 20⁰C 48 Stunden Diese Polypropylenfäden können nicht nach Verin eine 0,5%ige wäßrige Lösung eines Durchdringungs- 50 fahren erzeugt werden, die üblicherweise für die Hermittels (Liponox NCK) getaucht und dann in der stellung poröser, schwammartiger oder geschäumter Zentrifuge 5 Minuten entwässert (Zentrifugalkraft Kunstharzgegenstände angewandt werden. So können 1370 g). Anschließend werden sie zur Bestimmung sie nicht hergestellt werden durch Verwendung eines der Gewichtszunahme ausgewogen. Die Wasser- Bläh- oder Gasentwicklungsmittels, z. B. eines flüchabsorptionsfähigkeit wird ausgedrückt durch die 55 tigen Lösungsmittels, wie Xylol, oder durch Behand-Gewichtszunahme, dividiert durch das ursprüngliche lung der Fäden mit einem Quellmittel (wie Chlor-Gewicht der Fäden, in Prozent. Die erfindungsgemäßen benzol oder Tetralin) für Polypropylen.
Polypropylenfasern haben eine Wasserabsorptions- Es ist möglich, die Fäden gemäß der Erfindung dafähigkeit von mehr als 2,0 %. Im Gegensatz hierzu ist durch herzustellen, daß ein wasserlösliches Salz in die Wasserabsorptionsfähigkeit herkömmlicher Poly- 60 fester Form mit einer Teilchengröße von weniger als propylenfäden weniger als 1,0 %. Diese Wasser- etwa 0,5 μ Durchmesser in eingeschmolzenes PoIyabsorptionsfähigkeit kann jedoch fehlerhaft sein, da propylenharz homogen eingemischt und die Mischung auch eine Absorption des Durchdringungsmittels dann durch eine Spinndüse zu Fäden versponnen wird, stattfindet, das verwendet wird, um das Tränken mit Die Fäden werden nach dem Abkühlen und VerWasser zu erleichtern. Aus diesem Grund ist es vor- 65 strecken lange Zeit in warmes Wasser eingetaucht, zuziehen, die folgende Bestimmung der Lösungsmittel- um die ultrafeinen Salzteilchen aus den Fäden heraus-Absorptionsfähigkeit zugrunde zu legen. zulösen. Bei dieser Arbeitsweise haben aber die er-

Zur Ermittlung der Lösungsmittel-Absorptions- zeugten Fäden geringe mechanische Festigkeit, und

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das Verfahren ist auch nur schwierig technisch durch- ihr spezifisches Gewicht ausgedrückt werden. Ferner

zuführen. nimmt mit zunehmender Molekularorientierung der

Beim Verfahren der Erfindung wird vorzugsweise Doppelbrechungsindex zu, und auch der Orien-

ein faserbildendes Homopolymeres von Propylen ver- tierungsgrad, der durch die halbe Breite der (HO)-

wendet. Als Beispiele von Comonomeren bei Ver- 5 Brechungskurve des Röntgenstrahlbildes bestimmt

wendung von Copolymerisaten seien Äthylen oder wird, nimmt zu. Der Grad der molekularen Orien-

Buten für die olefinischen Monomeren oder Butadien tierung kann also durch Messung dieser drei Werte

und Isopren für die diolefinischen Monomeren be- bestimmt werden.

nannt. Der hier benutzte Ausdruck Polypropylen Das spezifische Gewicht der Fäden wird bei 30⁰C

bedeutet nicht nur das Homopolymerisat sowie die io nach 24 Stunden mit Hilfe eines »Dichtegradient-

definierten Mischpolymerisate, sondern auch Mi- rohres« eines Isopropanol-Wasser-Systems bestimmt,

schungen des Homopolymerisates oder der Misch- Wenn die Fäden einen Füllstoff, wie Titanoxyd, ent-

polymerisate mit weniger als 15°/₀ wenigstens eines halten, muß dieser bei der Bestimmung des spezifischen

Polymeren aus olefinischen oder diolefinischen Mono- Gewichtes kompensiert werden. Die ungestreckten

meren. Vorzugsweise verwendet man ein isotaktisches 15 Fäden müssen eine wie vorgegebene spezifische Dichte

Polypropylen von relativ kleinem Molekulargewicht, von mehr als 0,890 haben.

insbesondere mit etwa 30000 bis 80000, und einem Der Orientierungsgrad kann durch den Doppelgroßen Schmelzindex, bestimmt nach ASTM-D-1238- brechungsindex der Fäden ausgedrückt werden. Der 57 TE. Doppelbrechungsindex wird nach der folgenden

Das Polypropylen wird durch Erwärmung ge- 20 Formel berechnet:

schmolzen und Bei möglichst niedriger Temperatur _

in einem Bereich, der ein befriedigendes Verspinnen ρ = H₁₁ — W₁ Doppelbrechungsindex = —.

des geschmolzenen Harzes gestattet, durch eine Spinn- d
düse gepreßt. Gewünschtenfalls können Füllstoffe, wie

Titanoxyd, Antioxydantien, Stabilisatoren usw., wie 25 In diesen Formeln ist d der Durchmesser eines

sie üblicherweise bei Polypropylen benutzt werden, in einzelnen Fadens, n_u der Brechungsindex parallel zur

der dem Fachmann bekannten Weise und Menge dem Faserachse, n_x der Brechungsindex senkrecht zur

geschmolzenen Polypropylen zugesetzt werden. Das Faserachse und Γ der Wert der Verzögerung, wie er

Polypropylen wird im allgemeinen bei 200 bis 260°C mit einem Polarisationsmikroskop unter Verwendung

durch eine übliche Spinndüse gepreßt, und die Fäden 30 eines Berek-Kompensators gemessen wird. Die unge-

werden gekühlt und verfestigt. Es ist sehr wichtig, streckten Fasern müssen einen Doppelbrechungsindex

daß das Kühlen langsam bewirkt wird, damit unver- von mehr als 0,010, vorzugsweise mehr als 0,012,

streckte Fäden entstehen, die die sogenannte mono- haben.

klinische Kristallstruktur und einen hohen Kristalli- Alternativ oder zusätzlich kann der Grad der

sationsgrad haben. So wird beispielsweise eine erste 35 molekularen Orientierung der Fasern auch wie folgt

Kühlzone vorgesehen, die sich wenigstens etwa 5 cm, bestimmt werden:

vorzugsweise 10 bis 20 cm, von der unteren Seite der . Die Fäden werden in einer Reihe übereinandergelegt,

Spinndüse nach unten erstreckt. Die erste Kühlzone bis eine Dicke von 50 mg/cm² erreicht ist. Dann werden

wird durch eine Gasatmosphäre gebildet, die auf ge- die Fasern senkrecht zu ihrer Axialrichtung mit

eignete Weise, z. B. durch Infrarotstrahlen, elektrische 40 Röntgenlicht bestrahlt, und die (110)-Brechungsinten-

Beheizung, Dampf od. dgl. auf eine Temperatur sität wird entlang des Debye-Ringes gemessen, so daß

zwischen 100 und 160⁰C erwärmt wird. Unterhalb eine Kurve gezeichnet werden kann. Von dieser Kurve

der ersten Kühlzone erstreckt sich von dieser nach wird in halber Breite QS) gemessen, wobei die durch

unten ein Zylinder oder kammerförmigef Raum, der den nicht kristallinen Anteil erzeugte Streuung kom-

im Inneren eine zweite Kühlzone zur weiteren An- 45 pensiert wird. Der Orientierungsgrad wird nach

passung der Temperatur bildet. In und durch diese folgender Gleichung berechnet:

Kammer wird ein Strom eines auf eine Temperatur . .

zwischen 70 und 90⁰C erwärmten inerten Gases, wie Orientierungsgrad (°/₀) = ~ ^ · 100.

Stickstoff oder Luft, geleitet. Die Temperaturregelung 180

der beschriebenen Kammer kann, wenn nötig, bewirkt 50 - -

werden, indem in ihrem Inneren eine geeignete Heiz- Vorzugsweise sollen die ungestreckten Fäden einen

oder Kühlvorrichtung vorgesehen wird. Die Länge Orientierungsgrad von mehr als 70 °/„, noch besser

der Kammer kann nach den Spinnbedingungen vari- von mehr als 80°/₀, haben.

ieren, jedoch wird üblicherweise eine Länge von 1 bis Die die Kühlzone verlassenden ungestreckten Fäden 4 m angewandt. Andere geeignete Einrichtungen 55 werden dann auf eine Trommel oder Bobine aufkönnen benutzt werden, um ein langsames Abkühlen gewickelt oder gesammelt. Da die ungestreckten zu bewirken, das zur Erzeugung ungestreckter Fäden Fasern oder Fäden, wie bereits gesagt, einen hohen mit monoklinischer Struktur führt. Orientierungsgrad haben sollten, werden sie vorzugs-

Während ihres Durchganges durch die gesteuerte weise mit hoher Geschwindigkeit aufgewickelt (bei-

Abkühlungszone werden die Fäden nach und nach 60 spielsweise mehr als 200 m pro Minute), und das

langsam abgekühlt, so daß ungestreckte Fäden mit Zugverhältnis (Verhältnis der Geschwindigkeit, mit

monoklinischer Kristallstruktur entstehen. Die unge- der die Fäden aufgewickelt werden, zu der Geschwin-

streckten Fasern sollen vorzugsweise einen hohen digkeit, mit der sie die Spinndüse verlassen) ist hoch,

Grad der Kristallinität und ferner eine starke mole- d. h., das Abzugsverhältnis ist höher als 200, ins-

kulare Orientierung haben. 65 besondere höher als 300. Auf jeden Fall ist es wichtig,

Mit dem Fortschreiten der Kristallisation steigt das daß die Fäden so versponnen und gezogen werden,

spezifische Gewicht der Fäden oder Fasern an, und daß ihr Orientierungsgrad innerhalb des oben ange-

deshalb kann der Kristallinitätsgrad der Fäden durch gebenen Bereiches liegt.

Wie bereits gesagt, sollen die ungestreckten Fäden ein spezifisches Gewicht von mehr als 0,890 haben. Die meisten der so hergestellten Fäden haben jedoch ein spezifisches Gewicht von weniger als 0,900. Es ist deshalb zweckmäßig, die Fäden einer Reifungs- oder Alterungsbehandlung zu unterwerfen, um die Kristallisation zu fördern, so daß das spezifische Gewicht auf 0,900 oder mehr gesteigert wird. Wenn die Fäden, die wie beschrieben versponnen und gezogen wurden, ein spezifisches Gewicht von mehr als 0,900 haben, ist es to nicht immer notwendig, die Reifungsbehandlung durchzuführen, wenn auch eine derartige Behandung in jedem Fall anzuraten ist.

Die Fäden können der Reifungsbehandlung in jeder Form unterworfen werden, beispielsweise in Form von Werg, auf eine Bobine oder ein Rad aufgewickelt usw. Die Reifung kann unter atmosphärischen Bedingungen durchgeführt werden, erfolgt jedoch vorzugsweise in heißer Luft oder Wasserdampf.

Die Temperatur der Alterung kann innerhalb des Bereiches von 20 WsIiO⁰C, vorzugsweise von 60 bis 140⁰C, weit variieren; auch die Alterungszeit kann stark variieren, und zwar von wenigen Sekunden bis zu einigen Dutzend Stunden, und kann bei höherer Temperatur innerhalb des oben angegebenen Bereiches kurzer sein. Vorzugsweise wird die Behandlung oder Alterung bei einer Temperatur von 100 bis 13O⁰C 30 Minuten bis 1 Stunde bewirkt. In jedem Fall ist es jedoch notwendig, die Alterung durchzuführen, so daß die entstehenden Fäden ein spezifisches Gewicht von mehr als 0,900, vorzugsweise von mehr als 0,903 haben, nach der oben spezifizierten Methode gemessen.

Wie bereits gesagt, werden die ungestreckten kalten Fäden auf einer Bobine, Trommel od. dgl. gesammelt oder aufgewickelt, bevor sie der Reifungs- oder Alterungsbehandlung unterworfen werden. Man kann jedoch auch — wenn man dies wünscht — die geformten Fäden unmittelbar der Reifungs- oder Alterungsbehandlung unterziehen, ohne sie vorher auf einer Bobine oder Trommel zu sammeln oder aufzuwickeln. Die gereiften oder gealterten Fäden werden dann gestreckt. Das Strecken kann auf übliche Weise erfolgen. So wird beispielsweise das Strecken bewirkt, indem die Fäden durch ein heißes Medium, wie es üblicherweise beim Strecken benutzt wird, z. B. heiße Luft, heißes Wasser oder gespannter Dampf, bei einer Temperatur von 90 bis 140° C hindurchgeführt werden. Während ihres Durchganges durch das heiße Medium werden die Fäden gestreckt. Ein größeres Streckverhältnis wird bevorzugt, und üblicherweise werden die Fäden um das 1,5- bis 7fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt. Die Temperatur, bei der das Strecken erfolgt, liegt vorzugsweise im unteren Teil des oben angegebenen Bereiches.

Während dieses Streckvorganges werden die Hohlräume in den erfindungsgemäßen Fasern gebildet. . Die so erhaltenen strukturierten Polypropylenfäden haben, wie bereits ausgeführt wurde, ultrafeine Hohlräume, die über ihre ganze Masse verteilt sind. Trotzdem sind die mechanischen Eigenschaften der Fäden vergleichbar mit denen herkömmlicher Polypropylenfäden. Beispielsweise haben die Fäden mit derartigen Hohlräumen eine Festigkeit von 3 bis 9 g/Denier und eine Dehnung von 20 bis 100 °/₀. 6_S

Da die erfindungsgemäßen Fäden oder Fasern zahllose ultrafeine Hohlräume enthalten, können sie zahlreiche Farbstoffe befriedigend absorbieren, z. B. Azo- oder Naphtholfarbstoffe, Dispersionsfarbstoffe, Ölfarbstoffe, metallisierte Farbstoffe, Küpenfarbstoffe, Schwefelfarbstoffe, saure Farbstoffe, basische Farbstoffe und Beizen, so daß sie gut in tiefen und gleichmäßigen Tönungen gefärbt werden können. Außerdem können die Fäden andere Behandlungsmittel gleichförmig und hinreichend absorbieren, z. B. polymerisierbare Verbindungen (wie Vinylmonomere), Wärmestabilisatoren, Lichtstabilisatoren, Antistatika usw.

Die erfindungsgemäßen Fäden zeichnen sich durch den wichtigen Vorteil aus, daß sie leicht mit den obengenannten Farbstoffen und sonstigen Behandlungsmitteln mit ausgezeichneter Affinität behandelt werden können. Im Hinblick auf die Tatsache, daß herkömmliche Polypropylenfäden bekannt-sind für ihre unangenehm niedrige Affinität oder Reaktivität zu Farbstoffen und anderen Behandlungsmitteln, ist es überraschend, daß die. behandelten Fäden gemäß der Erfindung ein hervorragendes Aufziehvermögen haben. Wahrscheinlich. ist dieses Vermögen der erfindungsgemäßen Polypropylenfäden, auf die extrem geringe Größe der Hohlräume zurückzuführen, die, wie bereits erklärt, über den ganzen Faden verteilt sind. Wenn also die erfindungsgemäßen Fäden mit einem Behandlungsmittel behandelt werden, wird dieses leicht in die Fäden eindringen können. Wenn das Behandlungsmittel in die Hohlräume gelangt ist, wird es dort durch die Adsorptionskraft des Polypropylens selbst festgehalten. Die Hohlräume haben eine so geringe Größe, daß die Adsorptionskraft in jedem Hohlraum ausreicht, um das bzw. die Molekel(n) des Behandlungsmittels darin fest zurückzuhalten. Diese Erklärung wird durch den Umstand gefestigt, daß die Speicherkraft der erfindungsgemäßen Fasern für Lösungsmittel höher als 1 °/₀ ist (in manchen Fällen sogar bis zu 40 °/₀ oder mehr). Dieses Merkmal ist typisch für die erfindungsgemäßen Fäden und wurde bei den bekannten Polypropylenfäden nicht festgestellt. Die Lösungsmittelspeicherkraft wird, wie im Beispiel 1 angegeben, gemessen.

Ein weiteres auffälliges Merkmal der erfindungsgemäßen Fäden ist, daß sie mehr als 1 °/₀, in manchen Fällen sogar mehr als 10°/₀, Wasser aufnehmen und festhalten. Bekanntlich sind Polypropylenfäden von den bekannten Kunstfasern am stärksten hydrophob, und ihre Wasserspeicherkraft liegt gewöhnlich unter 0,1 %. Deshalb sind herkömmliche Polypropylenfäden äußerst stark elektrostatisch, was bei der Handhabung zu zahlreichen Schwierigkeiten führt, z. B. beim Spinnen, Weben, Ausrüsten usw. Im Gegensatz hierzu können die erfindungsgemäßen Polypropylenfäden, wie gesagt, eine größere Wassermenge festhalten, und deshalb wird die elektrostatische Auflädbarkeit herabgesetzt, so daß die erfindungsgemäßen Fäden die durch elektrostatische Eigenschaften verursachten Nachteile nicht zeigen. Die Fähigkeit, Wasser zurückzuhalten, wird nach der im Beispiel 1 angegebenen Methode gemessen. , .

Wie bereits gesagt, weisen die erfindungsgemäßen Fäden in ihrem Inneren ultrafeine Hohlräume auf und zeigen deshalb besonders eine ausgezeichnete Färbbarkeit. Beispiele für Farbstoffe und Vorstufen solcher Farbstoffe, die sich zum Färben der erfindungsgemäßen Polypropylenfäden eignen, sind Ölfarbstoffe, wie Solvent Yellow 2 (CI. 11020), Solvent Yellow 5 (CL 11380), Solvent Yellow 14 (CI. 12055), Solvent Orange 7 (CI. 12140), Solvent Red 4 (CI. 12170), Solvent Red 24 (CI. 26105), Solvent Brown 5 (CI. 12020) usw.;

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Dispersionsfarbstoffe,, wie Disperse Yellow 1 (CI. Zur Aufbringung dieser Farbstoffe und anderen 11855), Disperse Yellow 3 (CI. 11855), Disperse YeI- Behandlungsmitteln auf die erfindungsgemäßen struklow 7 (CJ. 26090), Disperse Yellow 31 (CI. 48C0), turierten Polypropylenfäden können diese Farbstoffe Disperse Yellow 33, Disperse Orange 5 (CI. 111C0), oder Behandlungsmittel in Form von wäßrigen Lö-Disperse Red 1 (CI. 11110), Disperse Red 7 (CI. 5 sungen, wäßrigen Dispersionen oder nicht nicht-11150), Disperse Red 9 (CJ. 60505), Disperse Violet 6 wäßrigen Dispersionen angewandt werden. Es ist (CI. 61140), Disperse Violet 12 (CJ. 11120), Disperse ferner möglich, sie in einer Mischung von Wasser und Blue 23 (C.I. 61545), Disperse Black 1 (CI. 11365), nichtwäßrigem Medium zu lösen bzw. zu dispergieren Disperse Black 3 (CI. 11025) usw.; Schwefelfarbstoffe, und in dieser Form anzuwenden. Beispiele solcher wie Sulfur Yellow 4 (CJ. 53160), Sulfur Blue 2 (CJ. ίο nichtwäßrigen Medien sind niedere aliphatische Alko-53480), Sulfur Blue. 5 (CI. 53235), Sulfur Green 6 hole, wie Methanol, Äthanol usw.; niedere aliphatische (CJ. 53530) usw.; Küpenfarbstoffe, wie Vat Yellow 20 Ketone, wie Aceton, Methyl-äthyl-keton, Cycloid. 68420), Vat Orange 5 (CI. 73335), Vat Red 1 hexanon; niedere aliphatische Säureester, wie Äthyl-(CJ. 73360), Vat Blue 3 (CJ. 73055) usw.; Diazo- formiat, Butylacetat usw.; halogenierte Kohlenwasserkomponenten von Azofarbstcffen, wie Anilin, Chlor- 15 stoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff, Trichlorkohlenstoff, anilin, 2-Amino-5-nitroanisol, Nitroanilin, Toluidin, Perchlorkohlenstoff, Chlorbenzol usw.; Kohlenwasser-Phenetidin, 4-Benzamid-2,5-dimethoxyanilin, 4-Ami- stoffe, wie Heptan, Cyclohexan, Benzol, Xylol, Tetrano-4'-methoxydiphenylamin, 4,4'-Diamino-di-phenyl- lin, Decalin usw.; stickstoffhaltige organische Veramiη usw.; Kupplungskomponenten für Azofarbstoffe, bindungen, wie Pyridin, Formamid, Dimethylformwie /S-Naphthol, o^Napthylamin, 3-Hydroxy-2-naph- 20 amid usw.; Äther, wie Methyläther, Äthyläther, thanilid, 3 - Hydroxy - N -1 - naphthyl - 2 - naphthamid, Dioxan usw. Auch eine Mischung von zwei oder mehr 4,4'-Bisacetamide, 4,4 -Bisacetoaceto-o-toluidin, 3-Hy- dieser organischen Lösungsmittel kann verwendet droxy-N-2-naphthyl-2-naphthamid, 3-Hydroxy-2-naph- werden.

tho-4 -chlor-o-toluidin, 2-a-Acetylacetamid-6-äthoxy- Wenn auch eine Lösung oder Dispersion eines benzthiazol, 3-Hydroxy-2',5'-dimethoxy-2-naphthani- 25 Farbstoffes oder Behandlungsmittels in einem nicht-Hd, oc,a'-Terephthaloyl-bis-(4-chlor-5-methyl-o-acetani- wäßrigen Medium allein angewandt werden kann, sidid) usw.; basische Farbstoffe, wie Basic Yellow 2 wird vorzugsweise eine wäßrige Flüssigkeit, die mit (CI. 41000), Basic Orqnge 2 (CI. 11270), Basic Red 1 0,5 bis 30 Gewichtsprozent eines nichtwäßrigen (CI. 45160), Basic Violet 3 (CI. 42555), Basic Blue 24 Lösungsmittels vermischt ist, als Medium für den (CI. 52030), Basic Brown 1 (CI. 210CO)usw.; Triazine, 3° Farbstoff oder das Behandlungsmittel benutzt, um die ein oder zwei Wasserstoffatome am Triazinring soweit wie möglich eine Härtung der Polypropylenaufweisen, und Farbstoffe, die derartige Triazine ent- fäden zu vermeiden.

halten, halogenierte Alkylen-acylhalogenide und Färb- Zur Herstellung einer Dispersion eines Farbstoffes

stoffe, die solche Acylhalogenide enthalten; reaktive oder sonstigen Behandlungsmittels kann ein Disper-

Farbstoffe, z. B. solche mit einem Epoxyradikal; zahl- 35 giermittel in üblicher Weise dazu benutzt werden, die

reiche optische Aufheller, z. B. vom Stilbentyp, Imid- Bildung der Dispersion zu erleichtern und diese zu

äzoltyp, Thiazoltyp, Oxazoltyp, Imidazolontyp, Tri- stabilisieren. Als Dispergiermittel können alle dem

azoltyp, Cumarintyp, Carbostilyltyp, Diphenyltyp, Fachmann bekannten anionischen kationischen, nicht-

Pyrazolintyp, Pyridintyp usw.; zahlreiche Pigmente, ionischen und amphoionischen oberflächenaktiven

wie CI. Pigment Yellow 1 (CI.-Nr.ll68O), CL Pig- 40 Mittel verwendet werden. Die Menge oder Konzen-

ment Orange 5 (CL-Nr. 12075), CI. Pigment Red 3 tration des Dispergiermittels kann je nach dem be-

(CL-Nr. 12120), CLPigment Blue 1 (CL-Nr. 42595), sonderen verwendeten Farbstoff oder Behandlungs-

CJ. Carbon-black usw.; saure Farbstoffe, wie CJ. mittel, seiner Menge, dem jeweiligen nichtwäßrigen

Acid Yellow 72, C.I. Acid Red 139, CL Acid Blue 138 Medium und seiner Menge usw. variieren. Im all-

(CL-Nr. 62075), CJ. Acid Blue 139, C.I. Acid Brown 45 gemeinen wird das Dispergiermittel in einer Konzen-

49, C.I. Acid Green 27, CJ. Acid Violet 51 usw.; me- tration von etwa 0,01 bis 3 Gewichtsprozent in dem

tallhaltige Farbstoffe, wie C.I. Acid Yellow 116, CJ. Medium angewandt.

Orange 88, CL Acid Red 211, CJ. Acid Blue 168, CL Zur Behandlung der erfindungsgemäßen PoIy-

Acid Brown 19, C.I. Acid Violet 68, CJ. Acid Yellow propylenfasern mit einer Behandlungsflüssigkeit (einer

101, CL Acid Orange 62, CI. Acid Red 183, CL Acid 50 Dispersion oder Lösung eines Farbstoffes oder eines

Bluel58A, C.I. Acid Green 12, C.I. Acid Violet 56 usw. Behandlungsmittels, wie oben erwähnt) werden die

Zahlreiche andere Behandlungsmittel, wie Licht- Fasern bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei

stabilisatoren, Wärmestabilisatoren, oberflächenaktive mehr als 80° C, so lange in die Behandlungsflüssigkeit

Mittel, Weichmacher, Flammschutzmittel, Antistatika, eingetaucht, bis die Fasern vollkommen mit der Be-

Beizmittel usw., können ebenfalls gut von den er- 55 handlungsflüssigkeit getränkt sind. Statt dessen kann

findungsgemäßen Fäden absorbiert werden. Beispiele man die Behandlung auch nach dem sogenannten

von Lichtstabilisatoren sind Salicylsäureester oder ihre Klotzverfahren durchführen, nach dem die Fasern

Derivate, Benzophenonderivate, wie 2-Hydroxy-4-do- kurze Zeit in eine konzentrierte Behandlungsflüssigkeit

decyloxybenzophenon, p-Phenylendiamin und dessen eingetaucht, gleichförmig ausgedrückt und bei hoher

Derivate, Benztriazolderivate; organische Schwefel- 60 Temperatur (z. B. mehr als 120⁰C) behandelt werden,

verbindungen usw. Beispiele von Wärmestabilisatoren Wenn die Fasern so behandelt werden, dringt der

sind verschiedene, an sich bekannte Phenolderivate. Farbstoff oder das Behandlungsmittel in die Fasern

Von den vorgenannten Farbstoffen und Behänd- ein und wird darin »echt« festgehalten. Ein besonderer

lungsmitteln werden solche organische Verbindungen Vorteil solcher Fasern ist, daß diese Echtheit, ins-

bevorzugt, die ein Molekulargewicht von nicht mehr 65 besondere die Waschechtheit, noch beträchtlich ver-

als 500 haben und keine solche extrem hydrophile bessert werden kann, wenn die so behandelten Fasern

Gruppen, wie Sulfonsäure-, Carbonsäure-, Schwefel- einer Nachbehandlung unterworfen werden, die die

säure-, Ammonium- und andere Gruppen enthalten. molekularen Dimensionen des in den Fasern ab-

11 12

sorbierten Farbstoffes oder des Behandlungsmittels bindungen wird es bevorzugt, die Hohlräume zu ververgrößert und/oder die Hohlräume in den Fasern mindern, zu verkleinern oder praktisch ganz ververkleinert, vermindert oder sogar im wesentlichen schwinden zu lassen, um den Farbstoff oder das Bebeseitigt, wie im nachstehenden ausgeführt werden handlungsmittel innerhalb der Fasern einzubetten wird. Durch diese Maßnahmen werden die eingelager- 5 oder festzulegen.

ten Behandlungsmittel oder Farbstoffe noch stärker Um die Hohlräume in den Fasern zu vermindern, zu

festgehalten, da sie die Hohlräume ganz oder wenigstens verkleinern oder zu beseitigen, nachdem die Fasern,

besser ausfüllen. wie oben ausgeführt, mit Farbstoffen oder Behand-

Um eine Nachbehandlung zur Vergrößerung der lungsmitteln behandelt wurden, werden die behan-Molekularabmessungen der in den Fasern absorbierten io delten Fasern mit dem Dampf eines organischen Verbindung durchzuführen, kann man die Fasern mit Stoffes oder Lösungsmittels in Kontakt gebracht, der einer Verbindung behandeln, die zur Umsetzung mit das Polypropylenharz quellen oder weichmachen der in den Fasern enthaltenen Verbindung fähig ist, kann, oder die Fasern werden mit dem genannten so daß deren Molekularabmessungen vergrößert Lösungsmittel getränkt, und das Lösungsmittel wird werden. Vorzugsweise imprägniert man jedoch die 15 dann allmählich verdampft. Statt dessen ist es auch Fasern vorher mit Verbindungen, die miteinander zu möglich, die behandelten Polypropylenfasern in entreagieren in der Lage sind, um eine Verbindung mit spanntem Zustand einer etwa 120 bis 16O⁰C heißen größeren Molekularabmessungen zu erzeugen, und Atmosphäre auszusetzen, die im wesentlichen frei bringt dann die Fasern in einen solchen Zustand, daß ist von dem obengenannten Lösungsmittel. Diese die genannte Reaktion stattfindet. So kann man bei- 20 Behandlungsverfahren sind nicht nur hinsichtlich einer spielsweise eine arorriatische Verbindung (Diazo- Erhöhung der Echtheit der behandelten Faser wirkkomponente) mit einer aktiven Aminogruppe und eine sam, sondern verbessern auch deren Transparenz.
Kupplungskomponente, z. B. Naphthol, Naphthylamin Beispiele von organischen Stoffen oder Lösungsoder eine aktive Methylenverbindung, in der oben mitteln, die Polypropylenharze quellen oder weichbeschriebenen Weise zusammen in den Fasern ab- 25 machen und die dazu benutzt werden können, die sorbieren und dann die Fasern bei einer Temperatur Hohlräume zu verkleinern, zu vermindern oder zu von 60 bis 100° C 10 bis 60 Minuten in Gegenwart beseitigen, sind aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie von Säure und Nitrit behandeln, so daß die Diazo- Hexan, Heptan, Oktan usw., cyclische Kohlenwasserkomponente diazotiert und mit der Kupplungs- stoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol, Tetralin, Decalin komponente gekuppelt wird. Die auf diese Weise 30 usw.; halogeniert« Kohlenwasserstoffe, wie Tetragefärbten Polypropylenfasern haben eine Wasch- chlorkohlenstoff, Tetrachloräthan, Chlorbenzol usw.; echtheit der Klasse 5 (AATCC — Nr. 2), Reibfestig- Ketone, wie Methyläthylketqn, Cyclopentanon, Cyclokeit der Klasse 5 (mit dem Friktions-Testgerät der hexanon usw.; Ester, wie Äthylformiat, Butylacetat Japan Society for Promotion of Scientific Research ge- usw.; Alkohole, wie Äthylenglykol, Cyclohexanol usw., messen) und eine Lichtechtheit der Klasse 4 bis 5 35 die eine Affinität zu Polypropylen haben,
(mit dem Fade-O-Meter in 20 Stunden gemessen), und Bei der Durchführung der Lösungsmittelbehandlung die gefärbten Fasern waren tief und echt gefärbt. Ein wird das Lösungsmittel durch Erhitzen oder im anderes Färbebeispiel ist, eine Verbindung mit einer Vakuum verdampft, und die Fasern werden in der aktiven Aminogruppe und ein Triazin mit wenigstens Dampfatmosphäre angeordnet oder aufgehängt, so einem Halogenatom zusammen in den Fasern zu ab- 40 daß sie mit dem Dampf in Berührung kommen. Man sorbieren und dann die Fasern in Gegenwart einer kann auch Stäbe, Stangen, Walzen, Trommeln od. dgl. alkalischen Substanz, wie Ätznatron, Natriumkarbonat so anordnen, daß sie einen Zickzackweg für die Fasern od. dgl., bei einer Temperatur von 40 bis 100° C zu bilden. Während des Durchganges durch den Zickbehandeln, so daß die Verbindungen unter Ausbildung zackweg werden die Fasern einem Strom des Lösungseines in seinem Molekül größeren Farbstoffes innerhalb 45 mitteldampfes ausgesetzt. Eine andere Lösungsmittelder Hohlräume der Fasern reagieren. Man kann auch behandlung wird durchgeführt, indem man die Fasern ein aromatisches Amin und ein Chinolin oder ein mit dem Lösungsmittel tränkt und anschließend das Phenol gemeinsam in den Fasern absorbieren und sie Lösungsmittel langsam bei einer Temperatur vorzugsdann miteinander umsetzen. Ein anderes Beispiel ist weise unter 100⁰C verdampft.

die Absorption von Thioindoxylcarboxylat und einer 5° Bei der Durchführung dieser Lösungsmittelbehandaromatischen Nitrosoverbindung in den Fasern und hingen sollte dafür Sorge getragen werden, daß die anschließende Umsetzung dieser beiden Verbindungen Fasern nicht übermäßig gequollen oder plastiziert miteinander. Auf jeden Fall werden innerhalb der werden. Ein übermäßiges Quellen oder Plastizieren Hohlräume in den Fasern Verbindungen mit größeren führt dazu, daß die Fasern nach dem Trocknen dazu Molekularabmessungen gebildet, und ihre Echtheit 55 neigen, zu erhärten, in der Querschnittsform abzu- oder Waschbarkeit wird beträchtlich verbessert. Es ist flachen und aneinanderzukleben. Wenn die Gefahr ferner möglich, ein Alkylenoxyd in den Fasern zu eines derartigen übermäßigen Quellens oder Plastiabsorbieren und dann das Alkylenoxyd unter Ring- zierens besteht, ist ihr auf geeignete Weise zu begegnen, öffnung zu polymerisieren. Es ist auch möglich, eine beispielsweise durch Verminderung der Affinität des Verbindung, die ein Epoxyradikal enthält, und eine 60 Lösungsmittels zum Polypropylen durch Zusatz einer Verbindung mit einer aktiven Aminogruppe zu- geeigneten Menge eines anderen Lösungsmittels (z. B. sammen in den Fasern zu absorbieren und sie dann eines niederen aliphatischen Alkohols, wie Methanol, innerhalb der Hohlräume in den Fasern miteinander Äthanol usw.), das eine verhältnismäßig geringe zur Reaktion zu bringen. Andere Verfahren kann der Affinität zu Polypropylen zeigt. Die Wirkung des Fachmann aus den obigen Beispielen herleiten. 65 Lösungsmittels kann auch durch Verminderung der

Zusätzlich oder statt der vorgenannten Behandlung Temperatur und/oder durch Bemessung der Be-

zur Vergrößerung oder Erhöhung der Molekular- handlungszeit kontrolliert werden,

abmessungen der in den Fasern absorbierten Ver- Es versteht sich, daß die Bedingungen der Lösungs-

13 14

mittelbehandlung experimentell ausgewählt werden Geschwindigkeit von 650 m/Min, auf eine Bobine, können je nach dem besonderen angewandten Lö- die unterhalb des Temperaturregelzylinders angeordnet sungsmittel, der jeweiligen Natur der in den zu be- war, aufgewickelt (Zugverhältnis 520). Die ungestreck-

handelnden Fasern vorhandenen Hohlräume usw. ten, auf die Bobine aufgewickelten Fäden wurden

Das andere Verfahren zur Verminderung, Ver- 5 1 Stunde in einer thermostatischen Kammer bei 105° C kleinerung oder Beseitigung der Hohlräume in den stehengelassen und dann in heißem Wasser bei 100° C Fasern besteht darin, daß die Fasern einer Atmosphäre um das 3,4fache ihrer ursprünglichen Menge gestreckt, zwischen 120 und 160° C im wesentlichen ohne ein Anschließend wurden die gestreckten Fasern 30 Mi-Lösungsmittel, wie oben genannt, ausgesetzt werden. nuten unter Spannung bei 130° C wärmebehandelt. • Dieses Verfahren kann" beispielsweise durchgeführt io Die Dichte der ungestreckten Fäden vor der Reiwerden, indem die Fasern in einer üblichen Wärme- fungsbehandlung war 0,894 und ihr Doppelbrechungsbehandlungsanlage mit heißer Luft behandelt oder index 0,0121. Nach der Reifungsbehandlung, jedoch mit einer Oberfläche, die auf die genannte Temperatur vor dem Strecken, hatten die Fäden eine Dichte von erwärmt ist, in Kontakt gebracht werden. Die Zeit 0,904. Nach der abschließenden Streckbehandlung dieser Wärmebehandlung kann je nach der Temperatur 15 hatten die strukturierten Polypropylenfäden eine variieren, liegt jedoch üblicherweise im Bereich von Wasserabsorptionsfähigkeit von 17,6 °/₀, eine Lösungs-1 bis 30 Minuten. _ mittelabsorptionsfähigkeit von 57,6 °/₀, eine Wasser-

Die Verfahren zur Behandlung mit Farbstoffen und speicherung von 4,1 °/₀ und eine Lösungsmittelanderen Behandlungsmitteln, zur Vergrößerung der speicherung von 6,5⁰I₀.

Molekularabmessungen der Behandlungsmittel und 20 Die Fähigkeit der Fasern, Wasser zu speichern bzw.

zur VerminderungT- Verkleinerung oder Beseitigung zurückzuhalten, wurde nach einem Verfahren bestimmt, (

der Hohlräume sind im vorstehenden in ihrer An- gemäß dem eine trockengeschleuderte Probe, die wie -^x

wendung auf Fasern oder Fäden erläutert worden. bei der Bestimmung der Wasserabsorptionsfähigkeit

Die gleichen Behandlungsverfahren lassen sich jedoch wie oben beschrieben hergestellt worden war, 24 Stun-

auch auf die verschiedensten Produkte aus diesen 25 den in einer Atmosphäre von 60 °/₀ relativer Feuchtig-

Fasern anwenden, beispielsweise auf Garne, Zwirne, keit bei 20° C stehengelassen und dann zur Bestimmung

Gewebe, Kleidungsstücke usw. Der Ausdruck Fasern ihrer Gewichtszunahme, bezogen auf ihr ursprüngliches

oder Fäden od. dgl. soll deshalb auch die daraus Gewicht, ausgewogen. Die Wasserspeicherung wird

hergestellten Produkte einschließen. ausgedrückt durch das erhöhte Gewicht, dividiert

Die in der Beschreibung einschließlich der folgenden 30 durch das ursprüngliche Gewicht der Fasern, in Beispiele angegebenen mikroskopischen Beobachtun- Prozent. Die Lösungsmittelspeicherung wurde in der gen wurden mit einem optischen Mikroskop des gleichen Weise wie die Wasserspeicherung bestimmt, Typs SKO der Firma K. K. Shimadzu Seisakusho, jedoch wurde eine zentrifugierte Probe benutzt, die Kyoto, Japan, unter Verwendung eines Huighenschen wie bei der oben beschriebenen Bestimmung der Okulars 1Ofacher Vergrößerung und eines achro- 35 Lösungsmittelabsorption hergestellt worden war.
matischen Objektivs einer 40fachen Vergrößerung Bei der Betrachtung der strukturierten Polypropylen- und einer Öffnungszahl von 0,65 durchgeführt. Die faser von der Seite mittels eines optischen Mikroskops Auflösungskraft dieses Mikroskops ist bei gewöhn- unter Dunkelfeldbeleuchtung schien die ganze Faser licher Beleuchtung etwa 0,5 μ. Bei der Untersuchung zu leuchten, und es war unmöglich, jeden einzelnen unter Dunkelfeldbeleuchtung wurde das vorgenannte 40 Hohlraum deutlich zu unterscheiden. Bei der BeMikroskop mit einem üblichen Kondensor für die trachtung von Hand hergestellter Schnitte (je 0,5 mm Dunkelfeldbeleuchtung versehen. Die Auflösungskraft Dicke) der strukturierten Polypropylenfäden durch des Mikroskops unter Dunkelfeldbeleuchtung war das optische Mikroskop bei gewöhnlicher Beleuchtung ^: etwa 0,1 μ. Die mikroskopische Untersuchung wurde schienen sie über die gesamte Querschnittsfläche in der üblichen Weise durchgeführt. 45 gleichmäßig wolkig gelb. Die Festigkeit der Fäden

. -I₁ ^war 4,5 g/Denier, und die Dehnung betrug 60 °/₀.

Beispiell _Die strukturierten Polypropylenfäden wurden bei

Ein isotaktisches Polypropylenharz mit einem Mole- 100° C 1 Stunde in einer 1,5 % owf wäßrigen Disperkulargewicht von 63000, einem Schmelzindex von gierflüssigkeit von gereinigtem CI. Disperse Red 80 4,80 und einem Anteil von 0,6 °/₀ im n-Hektan-Extrakt 50 (Badverhältnis 1:100) gefärbt. Pro Gramm Faser wurde bei einer Temperatur von 240°C geschmolzen. wurde eine Farbstoffmenge von 9,04 mg absorbiert. Das geschmolzene Polypropylen wurde mit einer Die Fasern wurden tief und echt gefärbt,
üblichen Zahnrad-Meßpumpe zu einer Spinndüse mit _ . . .
80 Löchern (von je 0,8 mm Durchmesser) gefördert, ü e 1 s ρ 1 e l 2
um bei einer Temperatur von 235°C verpreßt zu 55 Das Verfahren von Beispiel 1 zur Herstellung der werden. Unter der Spinndüse war eine Kammer vor- strukturierten Polypropylenfäden wurde wiederholt, gesehen, die sich mit 5 cm Länge von der Unterseite jedoch betrug die Spinntemperatur an der Düse 250° C^-der Düse nach unten erstreckte. Die Kammer war von Die so erzeugten strukturierten Polypropylenfäden einem elektrischen Heizelement umgeben, so daß ihr hatten eine Wasserabsorption von 6,2 ⁰J₀, eine Wasser-Inneres auf eine Temperatur von 120⁰C beheizt wurde. 60 speicherung von 1,2%, eine Lösungsmittelabsorption An die Kammer schloß sich ein Temperatur-Kontroll- von 6,2°/₀> eine Lösungsmittelspeicherung von 2,8 °/₀ zylinder (3,5 m Länge) an, der sich nach unten er- und einen Doppelbrechungsindex von 0,011 ⁰J₀. Die streckte. Vorgewärmte Luft wurde in diesen Zylinder Prüfung der Fäden mit dem optischen Mikroskop eingeführt, um die Innentemperatur des Zylinders brachte ein ähnliches Ergebnis wie Beispiel 1. Die von auf 8O⁰C zu halten. Die verpreßten Fäden wurden 65 den Fasern absorbierte Farbstoffmenge war 3,40 mg/g durch die erste Kammer und den Temperaturregel- Faser. Die Fasern waren tief und echt gefärbt. Die Zylinder nach unten geführt, so daß sie allmählich und Dichte der Fasern vor der Reifungs- oder Alterungslangsam abgekühlt wurde. Dann wurden sie mit einer behandlung war 0,892.

15 16

-D₆J₈-I₃ 1 Stunde beibehalten. Die gefärbten Fäden wurden

P ^l mit Wasser gewaschen und in eine wäßrige Lösung

Eine Mischung von 95 °/₀ des im Beispiel 1 benutzten mit 1 % Natriumkarbonat eingetaucht, in der sie Polypropylenharzes und 5 °/o eines Epoxyharzes (Pro- 30 Minuten bei 100° C behandelt wurden. Dann wurden dukt der Fa. Shell Chemie mit der Bezeichnung 5 die Fäden mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die »Epikote 1009«) wurde wie im Beispiel 1 versponnen Fäden konnten tief und echt gefärbt werden,
und behandelt, jedoch war die Spinntemperatur an . ·.' .
der Düse 250° C. Die Werte der Wasserabsorption, der Beispiel/
Lösungsmittelabsorption, der Wasserspeicherung und Die wie im Beispiel 1 hergestellten strukturierten der Lösungsmittelspeicherung sowie die Ergebnisse io Polypropylenfäden wurden vor dem Färben in 100 °/₀ der mikroskopischen Untersuchung der so erhaltenen Äthylenimin getaucht und 1 Stunde bei 30⁰C beFäden stimmten praktisch mit denen von Beispiel 1 handelt. Nach dem Auspressen wurden die Fäden überein. Bei der Färbung wie im Beispiel 1 war die 30 Minuten in leicht saures Wasser von 5°C getaucht, absorbierte Farbstoffmenge 11,3 mg/g Faser. Die Dann wurden die Fäden mit Wasser gewaschen, entFasern waren noch tiefer und echter gefärbt. 15 wässert und getrocknet. Die behandelten Polypropylen-. fäden zeigten ein hervorragendes antistatisches Ver-Beispiel 4 halten und Färbevermögen. :

Strukturierte Polypropylenfäden, die in der gleichen ...

Weise wie im Beispiel 1 hergestellt worden waren, Beispiel 8

wurden in eine wäßrige Flüssigkeit eingetaucht, in der 20 Ein isotaktisches Polypropylenharz (das gleiche wie

mit Hilfe eines nichtionischen Dispergiermittels je im Beispiel 1) wurde mit demselben Spinnapparat wie

10 °/₀, bezogen auf das Fasergewicht, 3-Hydroxy- im Beispiel 1 versponnen, jedoch war die Spinn-

2-naphtho-o-toluidin und 4-Amino-3-nitrotoluol dis- temperatur an der Spinndüse 250⁰C, und die Auf-

pergiert waren. Die Temperatur des Bades wurde von Wickelgeschwindigkeit war 650 m/Min. (Zugverhält-

60 auf 120° C erhöht, und diese Temperatur wurde 25 nis 520). Die so erzeugten ungestreckten Fäden hatten

1 Stunde aufrechterhalten. Dann wurden die Fäden eine Dichte von 0,8915 und einen Doppelbrechungs-

20 Minuten bei 70° C in eine wäßrige Lösung getaucht, index von 0,011. Ihre Struktur war monoklinisch,

die — bezogen auf das Fasergewicht —12°/₀ Schwefel- Eine Probe der ungestreckten Fäden (auf eine Bobine

säure und 8°/o Nitrit enthielt, um die Diazotierungs- aufgewickelt) wurde 1 Stunde bei 105⁰C gereift. Eine

reaktion zu bewirken. Auf diese Weise wurden die 30 andere Probe der gleichen ungestreckten Fäden (eben-

Fäden tiefrot gefärbt. Die Echtheit der gefärbten falls auf eine Bobine aufgewickelt) wurde 1 Stunde

Fäden war ausgezeichnet (Lichtechtheit der Klasse 4 bei 130° C gereift. In beiden Fällen hatten die Fäden

und Waschechtheit sowie Reibfestigkeit der Klasse 5).· nach der Reifung eine monokline Kristallstruktur.

. . Die bei 105⁰C gereiften Fäden hatten eine Dichte von

B e 1 s ρ 1 e 1 5 ■ ₃₅ (^_{9032 un}d _ej_nen Doppelbrechungsindex von 0,016,

Das Verfahren von Beispiel 1 zur Erzeugung von während die bei 13O⁰C gereiften Fäden eine Dichte strukturierten Polypropylenfäden mit Hohlräumen von 0,9088 und einen Doppelbrechungsindex von wurde wiederholt, jedoch wurde die Temperatur inner- 0,017 hatten. Diese Fäden wurden in heißem Wasser halb des Temperaturregelzylinders auf etwa 75° C von 100° C um das 3,5fache ihrer ursprünglichen gehalten, die Reifungsbehandlung wurde 1 Stunde bei 40 Länge gestreckt. Dann ließ man sie in entspanntem 12O⁰C durchgeführt, und die Streckung betrug das Zustand 30 Minuten in getrockneter Luft bei 12O⁰C 4,0fache der ursprünglichen Länge. Vor der Reifungs- »setzen«. Die Ergebnisse der Untersuchungen mit dem behandlung hatten die Fäden eine Dichte von 0,895 optischen Mikroskop waren bei diesen fertiggestellten und einen Doppelbrechungsindex von 0,015. Nach Fäden ähnlich wie im Beispiel 1. Die durch eine der Reifung, jedoch vor dem Strecken, hatten die 45 Reifung bei 105⁰C erzeugten fertigen Fäden absor-Fäden eine Dichte von 0,903. Nach der abschließenden bierten pro Gramm 6,48 mg Farbstoff, als sie wie im Streckung hatten die strukturierten Polypropylenfäden Beispiel 1 gefärbt wurden, und hatten eine Wassereine Wasserabsorption von 31,7%, eine Wasser- absorption von 10,5 °/₀, während die durch Reifung speicherung von 8,7 °/₀ (wie im Beispiel 1 gemessen), bei 130⁰C erhaltenen Fäden pro Gramm 10,32 mg eine Lösungsmittelabsorption von 70,5 °/₀ und eine 5° Farbstoff absorbierten und. eine Wasserabsorption Lösungsmittelspeicherung von 7,2 °/o (wie im Beispiel 1 von 27,4 °/₀ zeigten.

gemessen). B_ei_Sni'e19

Bei der Färbung wie im Beispiel 1 nahmen die Fasern ^

pro Gramm 12,4 mg Farbstoff auf und wurden tief , Die nach dem Verfahren von Beispiel 8 erzeugten gefärbt. Die Ergebnisse der mikroskopischen Faser- 55 strukturierten Polypropylenfäden, die bei 130⁰C geprüfung vor dem Färben waren die gleichen wie im reift worden waren, wurden in ein Bad (Badverhältnis Eeispiel 1, und die Fäden hatten eine Festigkeit von 1:10) von warmem Wasser eingetaucht, das 0,01 °/o 6,2 g/Denier und eine Dehnung von 25 °/₀. . eines nichtionischen Netzmittel enthielt. Dann wurden . . Disperse Orange 1 (CI. 11080) und 48°/₀ige Essigsäure • Beispiel 6 _{6o dem Bad zuge}fügt, so daß das Bad eine Farbstoff-Die strukturierten Polypropylenfäden, die nach dem konzentration von 2% und eine Säurekonzentration Verfahren zu Beispiel 3 hergestellt worden waren, von 1% hatte. Die Fäden wurden 60 Minuten in wurden vor dem Färben in ein wäßriges Bad (Bad- diesem Bad bei 100⁰C gefärbt. Nach dem Färben verhältnis 1: 40) eingetaucht, in dem 8 % owf Disperse wurden die Fäden mit Wasser gespült, gleichmäßig Blue 1 (CI. 64500) und 5% owf 2,4-Dichlor-6-aniline- 65 ausgedrückt und an der Luft getrocknet. Die gefärbten 1,3,5-triazon mit Hilfe eines anionischen Netzmittels Fäden wurden dann in eine n-Heptan enthaltende dispergiert waren. Die Temperatur des Bades wurde Kammer eingebracht. Die Kammer wurde verauf 12O⁰C erhöht, und diese Temperatur wurde schlossen, und ihr Inneres wurde unter Vakuum

gesetzt und auf 60° C gehalten. Nach einer Stunde wurden die Fäden aus der Kammer in einen Trockner von 70° C übergeführt, wo sie langsam getrocknet wurden. Die Fäden waren tief gefärbt und hatten eine ausgezeichnete Echtheit.

B e i s ρ i e 1 10

Die nach dem Verfahren von Beispiel 3 hergestellten Fäden wurden vor dem Färben im Zickzack durch und über Walzen geführt, die innerhalb einer geschlossenen Kammer angeordnet waren. Während ihres Durchgangs durch die Kammer wurden die Fäden einem Dampfstrom (Temperatur 85° C) einer 1:1-Mischung von Tetrachlorkohlenstoff und Äthanol ausgesetzt. Durch diese Behandlung erhielten die Fäden stärkeren Glanz, und ihre Färbbarkeit (Absorptionsfähigkeit für Farbstoffe) wurde herabgesetzt. Die mikroskopische Prüfung der Fäden zeigte, daß die Hohlräume im wesentlichen verschwunden waren.

Bf "e i s ρ i e 1 11

Ein isotaktisches Polypropylenharz (das gleiche wie im Beispiel 1) wurde mit demselben Spinnapparat wie im Beispiel 1 versponnen, jedoch betrug die Spinntemperatur an der Düse 235° C und die Aufwickelgeschwindigkeit in einem Versuch 350 m/Min. (Zugverhältnis 280) und in einem anderen Versuch 80 m/Min. (Zugverhältnis 640). In beiden Fällen hatten die erhaltenen ungestreckten Fäden eine monoklinische Kristallstruktur. Die in einer Geschwindigkeit von 350 m/Min, aufgewickelten ungestreckten Fäden hatten eine Dichte von 0,8956, einen Doppelbrechungsindex von 0,007 und einen Orientierungsgrad von 73%, während die mit einer Geschwindigkeit von 800 m/Min, aufgewickelten Fäden eine Dichte von 0,8938, einen Doppelbrechungsindex von 0,016 und einen Orientierungsgrad von 92°/₀ hatten. Diese Proben wurden 1 Stunde bei 105⁰C gereift und in heißem Wasser um das 3,5fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt. Nach dieser Behandlung waren in den Fäden, die mit 800 m/Min. Geschwindigkeit aufgewickelt worden waren, Hohlräume entstanden, nicht jedoch in den Fäden, die mit 350 m/Min. Geschwindigkeit, aufgewickelt worden waren.

Beispiel 12

Die Fäden von Beispiel 11, die mit 800 m/Min, aufgewickelt worden waren, konnten wie im Beispiel 4 in tiefen Tönen echt gefärbt werden.

Beispiel 13

Die im Beispiel 2 erhaltenen ungestreckten Fäden wurden 30 Minuten ohne Spannung bei 100, 120 bzw. 140⁰C wärmebehandelt. Die Farbstoffabsorptionsfähigkeit (CI. Disperse Red 80), die Wasserabsorptionsfähigkeit und die Wasserspeicherfähigkeit dieser Fasern waren wie folgt:

Die mikroskopischen Untersuchungen der bei 100 bzw. 120⁰C wärmebehandelten Fasern zeigten die Bildung von Hohlräumen, während die bei 140° C behandelten Fäden keine Hohlräume enthielten.

B e i s ρ i e 1 14

Die Fasern von Beispiel 13, die bei 12O⁰C wärmebehandelt worden waren, wurden 5 Minuten bei 145° C ίο behandelt, so daß die Hohlräume fast ganz verschwanden.

Beispiel 15

Ein Polypropylenharz mit dem Molekulargewicht 143 000 und dem Schmelzindex 1,28 (nach dem Verfahren ASTM-D-1238-57 TE, jedoch mit einer Belastung von 5 kg bestimmt), wurde mit demselben Apparat wie im Beispiel 1 versponnen, jedoch betrug die Spinntemperatur an der Düse 280⁰C, und die Auf-

ao Wickelgeschwindigkeit war 675 m/Min. (Zugverhältnis 540). Die so erzeugten ungestreckten Fäden hatten eine Dichte von 0,8863 und einen Doppelbrechungsindex von 0,009. Ihre kristallinische Struktur war smektisch. Die ungestreckten Fäden wurden auf eine Bobine aufgewickelt und 1 Stunde bei 105⁰C gereift. Nach der Reifung wurden die Fäden auf 80°/₀ der höchstmöglichen Streckung, bei der die Faser bricht, gestreckt. Es trat jedoch keine Hohlraumbildung in den Fasern ein.

Als das gleiche Verfahren wiederholt wurde, jedoch mit einer Spinntemperatur von 270⁰C, entstanden Fasern mit Hohlräumen gemäß der Erfindung, die eine ausgezeichnete Färbbarkeit hatten.

In diesem Fall hatten die ungestreckten Fäden eine Dichte von 0,8973 und einen Doppelbrechungsindex von 0,018. Ihre kristallinische Struktur war monoklin.

Wärme behandlung Temperatur 0C	Farbstoff/ Fasergewicht %	Wasser absorption	Wasser speicherung
100 120 140	9,32 6,32 1,30	19,6 10,1 3,7	5,2 3,1 0,3

Beispiel 16

Ein Polypropylenpolymeres (das gleiche wie im Beispiel 1) wurde bei 250° C durch eine Spinndüse mit 24 Löchern Qe 0,8 mm Durchmesser) gepreßt. Unter der Spinndüse war im Gegensatz zu Beispiel 1 keine erste Kammer vorgesehen, sondern unten an die Spinndüse schloß sich lediglich ein Temperaturregelzylinder an. Auf 80° C vorgewärmte Luft wurde in den Temperaturregelzylinder eingeführt. Die versponnenen Fäden wurden nach dem Passieren dieses Zylinders mit einer Geschwindigkeit von 600 m/Min. (Zugverhältnis 430) aufgewickelt. Die so erhaltenen ungestreckten Fäden hatten eine Dichte von 0,8968 und einen Doppelbrechungsindex von 0,014. Die auf eine Bobine gewickelten Fäden wurden 1 Stunde bei 100⁰C gereift und dann in einem mit trockener Wärme arbeitenden Streckzylinder, dessen Inneres auf 120⁰C ge-

halten wurde, um das 3,5fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt. Dann wurden die Fäden auf eine Bobine gewickelt und 15 Minuten bei 130⁰C wärmebehandelt. In den so behandelten Fäden trat Hohlraumbildung ein. Die strukturierten Fäden konnten

mit CI. Disperse Red 80 tief gefärbt werden. Die Fasern hatten eine Bruchfestigkeit von 4,5 g/Denier und eine Dehnung von 40 ⁰J₀.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Fäden und Fasern aus isotaktischem Polypropylen oder einem mit weniger als 15°/₀ anderen olefinischen oder diolefinischen Monomeren auf-

gebauten Propylencopolymerisat oder einer Mischung von isotaktischem Polypropylen mit weniger als 15°/₀ eines Polymeren aus olefinischen oder diolefinischen Monomeren mit einer Vielzahl von Hohlräumen in der Faser, dadurch gekennzeichnet, daß diese Hohlräume von submikroskopischer Größe sind und folglich einen Durchmesser von weniger als 0,5 μ und in der Mehrzahl von unter 0,1 μ besitzen, wobei die Hohlräume in einer solchen Menge in der Faser vorliegen, daß die Lösungsmittelabsorptionsfähigkeit, gemessen durch 24stündiges Eintauchen in o-Dichlorbenzol bei 20° C und nach anschließendem Zentrifugieren, mehr als 25°/₀ beträgt.

2. Verfahren zum Herstellen von Fäden und Fasern nach Anspruch 1 durch Schmelzverspinnen sowie Verstrecken und gegebenenfalls Fixieren der erhaltenen Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß man Polypropylen oder ein mit weniger als 15°/₀ anderen olefinischen oder diolefinischen Monomeren aufgebautes Propylencopolymerisat oder eine Mischung von Polypropylen mit weniger als 15°/₀ eines Polymeren aus olefinischen oder

diolefinischen Monomeren verwendet, die gebildeten Fäden langsam ohne Verstrecken abkühlt, falls ihr spezifisches Gewicht unter 0,900 liegt bei 20 bis 160° C altert, bis ein spezifisches Gewicht von mehr als 0,900 erreicht ist, und anschließend die Verstreckung bei 90 bis 140° C auf das 1,5- bis 7fache ihrer ursprünglichen Länge vornimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die gesponnenen Fäden in einer ersten, auf eine Temperatur zwischen 100 und 160° C gehaltenen Kühlzone von mindestens 5 cm Länge und dann in einer zweiten, zwischen 70 und 90° C gehaltenen Kühlzone von 1 bis 4 m Länge unter Ausbildung einer monoklinischen Struktur abkühlt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den aus der Spinndüse austretenden Faden mit einem Verhältnis von mehr als 200 abzieht.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der langsamen Abkühlung eine Alterung bei 100 bis 130° C für 30 bis 60 Minuten durchführt.

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