DE1660540B1 - Verfahren zur Herstellung von endlosen fadenartigen Gebilden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von endlosen fadenartigen Gebilden

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Description

Durchmesser D = 60 mm und eine Länge (vom Einlauf für das Polymerisat bis zu der Spritzdüse) von 32 D hatte. Diese Länge war unterteilt in eine Transportzone (14 V2 D), eine Verdichtungszone (1 D), deren für das Polymerisat verfügbarer Querschnitt sich zur Spritzdüse hin allmählich auf ein Drittel des in der Transportzone verfügbaren Querschnittes verjüngte, eine Pumpzone oder »Zuteilungszone« (5 D) von gleichbleibendem Durchmesser, einen zusammengeschnürten Teil oder »Blase« (1V2 D) sowie eine Mischzone (IOD) zum Vermischen des Polymerisats mit einem Treibmittel. In der Transportzone, der Verdichtungszone und der Pumpzone hatte die rotierende Welle die Form einer Antriebsschnecke (worm screw). In der Mischzone war diese Welle mit einer Anzahl von Ringen mit schraubenförmigen Vertiefungen versehen. Der Durchmesser der Spritzdüse betrug 2 mm.
Als Polymerisat wurde isotaktisches Polypropylen mit einem Schmelzindex von 2 bis 4 verwendet. Gleichzeitig mit dem Polypropylen wurden 0,5 Gewichtsprozent Azodicarbonamid (bezogen auf das Polymerisat) in den Einlauf gegeben. Am Anfang der Mischzone wurden 5 Gewichtsprozent n-Pentan (bezogen auf das Polymerisat) in die Masse injiziert.
Zum Teil infolge der Reibung betrug die Temperatur am Ende der Zuteilungszone 22O0C. Weiter unten in der Strangpresse nahm die Temperatur allmählich ab. Das aus der Spritzdüse austretende Gemisch hatte eine Temperatur von 164° C. Es wurde ein geschäumter Stab mit einem Durchmesser von 5 mm und einem Durchmesser von 5 mm und einem Litergewicht von 240 g in einer Ausbeute von 7 kg/h erhalten.
Dieser Stab wurde zwischen einem Satz angetriebener, nichtbeheizter Walzen flachgepreßt. Der Abstand zwischen den Walzen betrug 1 mm.
Der flachgewalzte Stab wurde durch einen 1,5 m langen Ofen geführt und in diesem mit Hilfe beheizter Luft auf 13O0C erwärmt. Die Temperatur der Luft betrug 15O0C. Vor dem Eintritt in den Ofen wurde der Stab von einer Haspel abgewickelt und über Führungswalzen geführt, die unmittelbar vor dem Ofen angeordnet waren und die eine Geschwindigkeit von 5 m/Min, hatten. Am Ende des Ofens wurde der Stab durch einen Satz Abzugswalzen mit einer Geschwindigkeit von 30 m/Min, abgezogen. Das Verstreckverhältnis betrug infolgedessen 6:1.
Während dieser Verstreckung ging die Schaumstruktur in eine Faserstruktur über. Der Querschnitt enthielt etwa 100 Fasern mit im Mittel 10 den. Der durchschnittliche Querschnitt der Elementarfasern betrug 40 μ.
Wenn das Flachwalzen unterlassen wurde, traten bei Verstreckverhältnissen über 3:1 unweigerlich Fadenbrüche auf.
Wenn ein Schaumstab mit einem Gewicht von 350 g/l verstreckt wurde, wurde ein Stab mit gedehnter Zellenstruktur (keiner Faserstruktur) und einem Gewicht von 450 g/l (das die hohe Dichte anzeigt) in einem wie oben beschriebenen Ofen bei einem Verstreckverhältnis von 9 :1 erhalten (Geschwindigkeit vor dem Eintritt in den Ofen = 5 m/Min., Geschwindigkeit nach Austritt aus dem Ofen = 45 m/ Min.).
Beispiel 2
Es wurde der im Beispiel 1 beschriebene Versuch mit folgenden Abänderungen wiederholt: Es wurden nur 0,25 Gewichtsprozent Azodicarbonamid verwendet. Das flüssige Treibmittel war η-Butan. Die Höchsttemperatur in der Strangpresse betrug 225° C.
Das Litergewicht des Schaumstabes betrug 105 g und die Ausbeute 5 kg/h. Der Zellendurchmesser variierte von 0,1 bis 0,5 mm. Einige der Zellen waren geschlossen, andere hatten Öffnungen in den Wänden.
Dieser Schaum brauchte lediglich von einer Dicke von 5 mm auf 2,3 mm verdichtet zu werden, um leichtverstreckbar zu werden.
Die folgende Tabelle gibt die Verstreckverhältnisse an, die bei bestimmten Temperaturen der Ofenluft (andere Bedingungen als im Beispiel 1) erreicht werden können:
Tabelle I
Temperatur der Ofenluft
°C		 Verstreckverhältnis
140
150
160		 6:1
8:1
11:1
Es wurde ein faserförmiges Produkt erhalten, das in Struktur und Eigenschaften dem Produkt vom Beispiel 1 entsprach.
Wenn der Schaum auf 70% der ursprünglichen Dicke anstatt auf 46 % der ursprünglichen Dicke verdichtet wurde, traten bei einem Verstreckverhältnis über 3 :1 und bei verschiedenen Verstrecktemperaturen Fadenbrüche auf.
Beispiel 3
Ein Stab aus Polypropylenschaum mit einem Durchmesser von 10 mm und einem Litergewicht von 45 g wurde auf 20 % seiner ursprünglichen Dicke flachgewalzt. Dieser Schaum wurde in Verhältnissen von 9:1 bis 14:1 bei Temperaturen der Ofenluft (s. Beispiel 1) von 140 bis 155° C verstreckt. In allen Fällen wurden faserförmige Produkte erhalten. Die Aufgabegeschwindigkeit in den Ofen betrug jedesmal 5 m/Min.
In der folgenden Tabelle sind einige Eigenschaften aufgeführt, die durch das Verstrecken modifiziert werden. Während der Verstreckung betrug die Temperatur in dem Stab 1200C.
Tabelle II Denier Reiß
länge
g/den		 Bruch
dehnung
%		 Zug
festigkeit
g/den
Liter
gewicht
g		 6860
1045		 0,45
4,00		 390
20		 0,26
2,00
Vor dem Verstrecken 45
200
Nach dem Verstrecken im Verhältnis 9:1 ....
Das aus dem Stab erzeugte Fadenbündel enthielt im Mittel 600 Fäden mit durchschnittlich 3 den.

Claims (1)

1 2
Patentanspruch· besteht, die untereinander zu einem großen Teil durch
ebenfalls längsgerichtete Verzweigungen verbunden
Verfahren zur Herstellung von endlosen faden- sind. Beim Verstrecken eines Polyalkenschaumes mit
artigen Gebilden durch Verstrecken von Schaum- hoher Dichte wird hingegen ein Produkt erhalten, bei
stoffbändern oder -stäben aus stereospezifischen 5 welchem die ursprüngliche Zellstruktur noch in der
Polyolefinen, wobei der Schaumstoff zu Beginn gedehnten Form vorhanden ist.
eine Dichte <300g/l aufweist, dadurch ge- Der Polyalkenschaum kann nach dem Verdichten kennzeichnet, daß man die Bänder od. dgl. und vor dem Verstrecken erneut entspannen. Er vor dem Verstrecken auf eine Dicke verdichtet, braucht nur während einer beschränkten Zeitspanne die höchstens die Hälfte der ursprünglichen Dicke io verdichtet zu werden. Im allgemeinen genügt eine Verbeträgt, dichtungszeit von 0,1 bis 10 Sekunden, in welcher der . . . ■■ Kunststoffschaum zwischen einem Satz Walzen hin-
durchgeführt wird.
Es wird angenommen, daß das erfindungsgemäße
15 Verdichten des Polypropylenschaums ein vollständiges
Die Erfindung betrifft die Herstellung von endlosen oder teilweises Aufbrechen der Zellenwände zur Folge fadenartigen Gebilden durch Verstrecken von Schaum- hat. In den meisten Fällen ist der Schaum nicht stoffbändern oder -stäben aus stereospezifischen Poly- plastisch, wenn er verdichtet wird. :
olefinen, insbesondere aus Polypropylen, wobei der Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens Schaumstoff zu Beginn eine Dichte < 300 g/l aufweist. 20 treten am deutlichsten zutage, wenn von einem PoIy-Ein Verfahren zur Herstellung von Fadenmaterial propylenschaum mit einer Dichte zwischen 50 und durch Verstrecken von verschäumten Polyolefinen ist 150 g/l ausgegangen wird.^ Es wird bevorzugt, den bereits aus der britischen Patentschrift 927 582 be- Schaum auf eine Dicke zu verdichten, die höchstens kannt. Nach diesem Verfahren werden jedoch keine ein Viertel der ursprünglichen Dicke beträgt,
befriedigenden Ergebnisse erzielt, wenn von einem 25 Das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens Schaumstoff mit einer Dichte < 300 g/l ausgegangen kann häufig noch dadurch, verbessert werden, daß der wird. Bei so niedrigen Dichten kann der Schaumstoff Polypropylenschaum vor dem Verstrecken einige Zeit nicht in den gewünschten Verhältnissen verstreckt bei einer Temperatur zwischen 13O0C und dem werden, weil er dabei häufig bricht. Schmelzpunkt gehalten wird. Dieses Erhitzen kann Es hat sich nun gezeigt, daß Schaumkunststoff aus 30 vor, während und/oder nach der Verdichtung des stereospezifischen Polyolefinen mit einer Dichte unter Schaumes erfolgen. Wenn bei Temperaturen unterhalb 300 g/l dann zu einem regelmäßigen, haltbaren Faden- 1300C verstreckt wird, läßt man das Material nach material verstreckt werden kann, wenn der Schaum- dem Erhitzen wieder abkühlen. Eine geeignete Vorstoff vor dem Verstrecken auf höchstens die Hälfte richtung für das Erhitzen auf Temperaturen zwischen seiner ursprünglichen Dicke verdichtet wird. 35 130°C und dem Schmelzpunkt ist ein Rohr oder ein Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Her- Tunnel, durch welches der Schaum geführt wird und stellung von endlosen fadenartigen Gebilden durch in welchem er in Berührung mit einem heißen Gas Verstrecken von Schaumstoff bändern oder -stäben aus steht.
stereospezifischen Polyolefinen, wobei der Schaum- Die Verstreckverhältnisse müssen in Abhängigkeit
stoff zu Beginn eine Dichte < 300 g/l aufweist, und ist 40 von der Art, insbesondere der Dichte des Schaumes
dadurch gekennzeichnet, daß man die Bänder od. dgl. und seiner Vorbehandlung, d. h. des Verdichtungs-
vor dem Verstrecken auf eine Dicke verdichtet, die grades und gegebenenfalls der Erhitzung gewählt
höchstens die Hälfte der ursprünglichen Dicke beträgt. werden.
Der als Ausgangsmaterial verwendete Schaum wird Geeignete Verstreckverhältnisse liegen im allge-
in bekannter Weise hergestellt. Sehr geeignet sind 45 meinen höher als 5 :1, z. B. zwischen 10:1 und 20:1.
solche Verfahren, bei welchen beim Extrudieren ein Das Verdichten, Erhitzen und/oder Verstrecken
Treibmittel, meist ein Kohlenwasserstoff wie Propan, kann gegebenenfalls stufenweise durchgeführt werden.
Butan oder Pentan oder eine Halogenverbindung wie Das erfindungsgemäß erhaltene endlose Faden-
Difluordichlormethan (»Freon«) in das Polyolefin in- material weist ein großes Volumen je Gewichtseinheit
jiziert wird. Nach anderen Verfahren werden inerte 50 auf. Diese Eigenschaft ist von großer Bedeutung für
Gase wie Stickstoff oder Kohlendioxid als Treibmittel die Herstellung von leichten Erzeugnissen, die in
verwendet. Diese können in dem Polyalken auch durch anderen Eigenschaften und im Aussehen stark den
eine chemische Umsetzung gebildet werden, z. B. Erzeugnissen ähneln, die aus schwererem Faden-
durch Zersetzung gewisser organischer Stickstoff- material gefertigt werden.
verbindungen oder durch Umsetzung von Natrium- 55 Stapelfasern können in geeigneter Weise aus dem
bicarbonat mit einer festen Säure, z. B. Weinsäure. erfindungsgemäß erhaltenen endlosen Fadenmaterial,
Es ist häufig sehr zweckmäßig, ein chemisches Treib- z. B. durch Schneiden, Brechen, Reißen oder Reiben
mittel, das ein Gas abgibt, z. B. eine Stickstoffver- erzeugt werden. Die Stapelfasern können zu Garnen
bindung zusammen mit einer flüchtigen Flüssigkeit zu von sehr großer Festigkeit gezwirnt werden. Infolge
verwenden. Es ist jedoch einfacher, einen Schaum mit 60 ihrer rauhen, faserförmigen Art sind die auf diese
niedriger Dichte durch Verdampfen einer flüchtigen Weise erfindungsgemäß erhaltenen Stapelfasern besser
Flüssigkeit zu erhalten, als mit Hilfe eines Treibmittels, geeignet zur Herstellung von Garnen als die bekannten
das durch eine chemische Umsetzung gebildet wird. Stapelfasern, die Kunstfasern mit glatter Oberfläche
Erfindungsgemäß kann ein Polyalkenschaum mit sind und eine sehr starke Zwirnung erfordern,
geringer Dichte von < 300 g/l durch ausreichendes 65
Verstrecken zu einem Produkt mit guten Eigen- B e 1 s ρ 1 e 1 1
schäften verarbeitet werden, das aus längsgerichteten, Zur Erzeugung des Schaumes wurde eine Stranggestreckten, örtlich verzweigten fadenartigen Gebilden presse verwendet, deren innerer Zylindermantel einen
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