DE1660616C3 - Verfahren zur Herstellung von endlosen fadenartigen Gebilden durch Verstrecken von Bändern aus Polyotefinschaumstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von endlosen fadenartigen Gebilden durch Verstrecken von Bändern aus Schaumstoff aus stereospezifischen Polyolefinen, wobei der Schaumstoff zunächst eine Dichte von weniger als 300 g/l aufweist und vor dem Verstrecken verdichtet wird, nach Patent 16 60 540.

Das Verdichten des Schaumstoffes erfolgt bei dem durch das Hauptpatent 16 60 540 geschützten Verfahren dadurch, daß man den Kunststoffschaum zwischen einem Satz Walzen hindurchführt, die nicht beheizt sein müssen und z. B. einen lichten Abstand von 1 mm haben.

Der vorliegenden Weiterbildung des Verfahrens nach Patent 16 60 540 liegt die Aufgabe zugrunde, durch Ausschaltung einer Bearbeitungsstufe, nämlich des Walzvorganges, eine Vereinfachung zu erzielen, durch welche die Wirtschaftlichkeit des Herstellungs-Verfahrens verbessert wird, ohne daß die Beschaffenheit der noch zu verstreckenden Schaumstoffbänder so weit beeinträchtigt wird, daß sie beim Verstrecken reißen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schaumstoff 5 bis 25 % Treibmittel enthält und daß die Verdichtung um mindestens 25°/o des Querschnitts durch Abkühlung der Bänder erfolgt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es also ermöglicht, durch eine entsprechende Zusammensetzung des Polyolefinschaumes, die Voraus-Setzungen dafür zu schaffen, daß sich die Schaumstoffhänder, die auf übliche Weise in einer Strangpresse erzeugt werden und aus dieser bei höherer Temperatur austreten, durch Abkühlung spontan so weit verdichten, daß ihr Querschnitt um mindestens 25 °/o verringert wird.

Das vorliegende Verfahren weicht insofern vom Verfahren nach der Hauptanmeldung ab, als bei der spontanen Schrumpfung der Bänder durch Abkühlen nicht immer die gemäß dem Hauptpatent geforderte Verringerung der Banddicke auf höchstens noch die Hälfte der ursprünglichen Dicke erreicht wird. Es zeigte sich jedoch bei der praktischen Durchführung des Verfahrens, daß sich auch Bänder mit verringertem Verdichtungsgrad — soweit dieser der Mindestforderung entsprach — noch weitgehend verstrecken lassen ohne zu reißen und daß im übrigen unter geeigneten Bedingungen ohne weiteres ein Schrumpfen von bis zu 65°/o des Bandquerschnittes zu erreichen ist. Die Durchführung des Verfahrens hängt jedoch nicht von der Wahl solcher besonderer Bedingungen ab, wenn diese auch bevorzugt sind. Bleibt der Schrumpfungsgrad unter 50%, so muß lediglich die Weiterverarbeitung so erfolgen, d. h.

insbesondere das Verstreckverhältnis derart gewählt werden, daß man Fäden erhält, bei denen die Zellstruktur des ursprünglichen Schaumstoffes durch Aufbrechen der Zelltrennwände ganz oder doch größtenteils zerstört ist, ohne daß beim Verstrecken mit häufigen Fadenbrüchen gerechnet werden muß.

Beim Ausformen der Schaumstoffbänder auf der Strangpresse macht man wie beim Verfahren nach dem Hauptpatent, Gebrauch von einem Treibmittel, meist in Form einer leichtflüchtigen Flüssigkeit, die in das Polyolefin eingespritzt wird. In Frage kommen vor allem Kohlenwasserstoffe, wie Propan, Butan oder Pentan, oder auch Halogenverbindungen, wie das bekannte Treibmittel »Freon« oder es wer-

»5 den inerte Gase, wie Stickstoff oder Kohlendioxyd, als Treibmittel verwendet, die gegebenenfalls in der Polyolefinmasse in situ gebildet werden können.

Wie beim Arbeiten nach dem Hauptpatent erhält man erfindungsgemäß aus Polyolefinschäumen einer

»° Dichte von weniger als 300 g/l, bei entsprechendem Verstrecken ein endloses fadenartiges Gebilde, das sich zusammensetzt aus longitudinal orientierten, langgestreckten, stellenweis verzweigten Strukturelementen, die weitgehend durch ebenfalls in Längs-

«5 richtung orientierte Verzweigungen verbunden sind.

Im Gegensatz dazu erhält man beim Verstrecken

von verschäumten Polyolefinen mit höherer Dichte, wie sie beispielsweise bei dem aus der GB-PS 9 27 582 bekannten Verfahren erhalten werden, ein Produkt,

3» in dem die ursprüngliche Zellstruktur, wenn auch in gestreckter Form, noch vorhanden ist. Bei Gebilden von gleicher Stärke sind aber solche die aus einem Polyolefinschaum von geringerer Dichte hergestellt sind, auf Grund ihres geringeren Gewichtes je Längeneinheit wesentlich überlegen.

Ob beim Strangpressen ein Schaumstoffstrang gebildet wird, dessen Durchmesser beim Abkühlen um mindestens 25 ⁰O schrumpft, hängt in erster Linie vom Gefälle zwischen der Temperatur während des

4« Strangpressens und der Abkühltemperatur ab. Wenn beim Verpressen eine gewisse Temperaturgrenze, deren Höhe von der Zusammensetzung des zu verpressenden Gemisches abhängt, eingehalten wird, tritt die beabsichtigte Verdichtung spontan ein. Der Umfang, in welchem sich der Querschnitt des Bandes verringert, ist um so größer, je größer der Unterschied zwischen der Preßtemperatur und der Abkühltemperatur ist. Allerdings ist zu beachten, daß allzuhohe Extrusionstemperaturen zu größeren Verlusten an Treibmittel führen, was sich dahingehend auswirkt, daß der erwünschte Effekt der erfindungsgemäß zu verwendenden Menge an Treibmittel ausbleibt bzw. stark zurückgeht.

Das Treibmittel muß bei Durchführung des Verfahrens mindestens in einer Konzentration von 5 Gewichtsprozent, berechnet ?uf die Menge an Polyolefin, vorhanden sein. Enthält der Schaumstoff mehr als 25 Gewichtsprozent Treibmittel, so wird die Extrusion unregelmäßig; der Durchmesser des erhaltenen Strangs ist dann gewissen Schwankungen unterworfen, und der Strang kann sogar gelegentlich reißen, oder der Schaum kann in Form von einzelnen Flocken anfallen.

Besonders günstig für die Bildung eines crfindungsgemäßen, zum Verstrecken geeigneten selbstschrumpfenden Schaumstoffstranges ist es, wenn sich die Länge der AusstoßöfTnung zu ihrem Durchmesser höchstens wie 4 : 1 verhält.

3 4

Vorzugsweise geht man von einem Polypropylen- durchmesser von D = 60 mm und eine Länge (von

schaum aus, der eine Dichte von 15 bis 150 g/l auf- der Zufuhröffnung für das Polymerisat bis zur Düsen-

weist. öffnung) von 32 · D hatte. Diese Strecke war einge-

Außer von der Art und Beschaffenheit des Poly- teilt in eine Aufgabe- und Plastizierungszone (H-D), olefins hängt der erreichbare Schrumpfungsgrad auch 5 eine Kompressionszone (1 · D), eine Pump- oder

von dem verwendeten Treibmittel ab. So kann man Zuteilungszone (10 · D), eine Mischzone (5 · D) und

bei Verwendung von Pentan als Treibmittel durch eine Kühlzone (5 · D).

die Wahl eines entsprechenden Temperaturgradien- Die rotierende Welle in der Aufgabezone, der

ten eine stärkere Schrumpfung bewirken, als bei Ver- Kompressionszone und der Pumpzone hatte die Form

wendung von Butan; sie kann beispielsweise -Qo/o ίο eines Schneckengewindes. Der Abstand zwischen der

mehr als bei Butan betragen. Welle und der Zylinderwand betrug in der Aufgabe-

Das Kühlen des aus der Strangpresse austretenden zone 10 mm und in der Zuteilungszone 3 mm. In der Schaumstoffstranges, wobei das Schrumpfen eintritt, Kompressionszone verringerte sich der Abstand allkann an der Luft erfolgen, ebensogut kann der Sirang mählich von 10 auf 3 mm. In der Mischzone war die jedoch auch in einem flüssigen Bad, beispielsweise 15 Welle versehen mit einer Anzahl von Ringen, die einem Wasserbad, gekühlt werden. insgesamt zwanzig 3 mm tiefe spiralige Rillen trugen.

Das Verstrecken des Schaumstoffs, das sich an die In der Kühlzone betrug der Abstand zwischen Welle

erfindungsgemäße Verdichtungsstufe anschließt, er- und Zylinderwand 6 mm; in dieser Zone waren zwei

folgt vorzugsweise bei Temperaturen zwischen etwa Schaber angeordnet.

80° und dem Schmelzpunkt des betreffenden Poly- 20 Der Düsenkopf der Strangpresse wies vier öffnun-

olefins (für Polypropylen meist 165 bis 17O⁰C). Das gen mit einem Durchmesser von je 1 mm auf. Die

Aufheizen des Schaumstoffstrangs erfolgt z. B. in Länge der einzelnen Ausstoßöffnungen (in Richtung

einem Rohr oder einem Tunnel, worin der Schaum- der Extrusion) betrug 3 mm.

stuff in Berührung mit einem heißen Gas kommt. Bei Das Polymere war isotaktisches Polypropylen mit

Polypropylenschaumstoffen liegt die Gastemperatur 25 einem Schmelzindex von 8. Vor Einführung in die

im allgemeinen zwischen 110 und 180⁰C. Die Auf- Strangpresse wurde das Polymerisat angefeuchtet mit

heizzeit beträgt meist 1 Sekunde bis 5 Minuten und 0,1 Gewichtsprozent Paraffinöl und vermischt mit

ist um so kürzer, je höher die Temperatur ist. 0,25 Gewichtsprozent NaHCO₃ und 0,20 Gewichts-

Das Verstreckverhältnis muß der Art und Dichte prozent Zitronensäure. Das Anfeuchten mit Paraffin des Schaumstoffes und insbesondere dem vorher er- 30 dient dazu, dem NaHCO₃ und der Zitronensäure eine reichten Verdichtungsgrad angepaßt werden. Diese bessere Haftung an den Polymerkörnern zu ermög-Faktoren bestimmen, welches Verstreckverhältnis er- liehen. Außer dem durch chemische Reaktion aktiforderlich, bzw. am günstigsten ist, um die Zellstruk- vierten Treibmittel wurden entweder Butan oder Isotur in die Faserstruktur zu überführen. Im Einzelfall pentan als rein physikalische Treibmittel verwendet; läßt sich das günstige Verhältnis ohne weiteres ex- 35 sie wurden am Anfang der Mischzone injiziert,
perimentell bestimmen. Das maximale Verstreckver- Die ausgepreßten Schaumstoffstränge ließ man an hältnis, d. h. dasjenige, bis zu dem noch kein Reißen der Luft schrumpfen. Wenn irgend möglich, wurden und keine Bildung von schwachen Stellen im Strang sie in einem Ofen verstreckt, in welchem die Luftzu beobachten ist, hängt, abgesehen von der Art des temperatur 121° C betrug und den der Schaumstoff-Schaumstoffs und dem Verdichtungsgrad, auch von 40 strang mit einer Geschwindigkeit von 3 m je min der Verstrecktemperatur ab und liegt im allgemeinen passierte,
oberhalb von 5:1, z. B. zwischen 8:1 und 15:1. _{Der Extruder} ^rde wie folgt betrieben:

Die erfindungsgemäß erhältlichen endlosen fadenartigen Gebilde haben je Gewichtseinheit ein hohes Geschwindigkeit 18 U/min

Volumen. Diese Eigenschaft ist von besonderer Wich- 45 Temperatur der Zylinderwand

tigkeit, wenn diese Gebilde zur Herstellung von in der Aufgabezone 151 C

leichten Textilstoffen benutzt werden sollen, die in in der Zuteilungszone .... 180 bis 185 C

ihren sonstigen Eigenschaften und im Aussehen ⁱⁿ der Mischzone 155 C

Stoffen entsprechen, die aus spezifisch schwereren ⁱⁿ der Kühlzone 150^ C

Fäden hergestellt sind. Die erfindungsgemäß herge- 50 am Düsenkopf 155° C

stellten Endlosfäden können zu Textilstoffen ver- Treibmittel technisches Butan

arbeitet werden, z. B. zu Geweben oder Maschen- Injektionsdruck 120 kg/cm«

ware; Filze od. dgl. können demnach ebenfalls aus Treibmittelgehalt 18°/o (ber. auf

den erfindungsgemäß hergestellten Produkten be- Polymer)

stehen. 55 Unter diesen Bedingungen wurden folgende Resul-

Nach dem Verstrecken haben die erfindungsgemäß täte erhalten:

erhaltenen Gebilde gewöhnlich eine glatte Ober- _Q, „

fläche, die auch nachträglich aufgerissen, geritzt oder Ausbeute ·■····■· ^{y K}8^/n

gerillt werden kann, wodurch sowohl die gegenseitige Temperatur des Schaumes am

Kohäsion oder Fäden, wie die Fülle und der Griff 60 JJusenKopt 10z L-

des Textilmaterial weiter verbessert wird, so daß es benrumptung .... "····.·.··■ ^JV J⁰

den üblichen Stoffen noch mehr ähnelt. Sie lassen Aussehen an der Oberflache nicht glatt

sich auch mit Vorteil zu Stapelfasern verarbeiten, die Äußerstes Streckverhältnis .. 9:1

gezwirnt werden können. ^chte nach Schrumpfung ... 28 g

^B ₆. Dichte nach Verstrecken 107 g/l

Beispiel g_ej _ej_nem Verstreckverhältnis von 8 :1 war es

Zur Erzeugung des Schaumstoffes wurde eine möglich, viele Stunden zu arbeiten, ohne daß ein

Strangpresse verwendet, deren Zylinder einen Innen- Reißen erfolgte.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Hersteüung von endlosen fadenartigen Gebilden durch Verstrecken von Bändern aus Schaumstoff aus stereospezifischen Polyoiefinen, wobei der Schaumstoff zunächst eine Dichte von weniger als 300 g/l aufweist und vor dem Verstrecken verdichtet wird, nach Patent 16 60 540, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumstoff 5 bis 25¹Vo Treibmittel enthält und daß die Verdichtung um mindestens 25°/o des Querschnitts durch Abkühlung der Bänder erfolgt.