DE1669397A1 - Verfahren zum Herstellen von Faeden und Fasern auf Polypropylenbasis - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Faeden und Fasern auf Polypropylenbasis

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DE1669397A1 DE19601669397 DE1669397A DE1669397A1 DE 1669397 A1 DE1669397 A1 DE 1669397A1 DE 19601669397 DE19601669397 DE 19601669397 DE 1669397 A DE1669397 A DE 1669397A DE 1669397 A1 DE1669397 A1 DE 1669397A1
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Description

Eastman Kodak Company, 343 State Street, Rochester, Staat New York, Vereinigte Staaten von Amerika
Verfahren zum Herstellen von Fäden und Fasern auf Polypropylenbasis Tr.A. (ausgeschiedener Teil aus E 20 010 IVc/29b)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fäden und Fasern durch Schmelzspinnen von Gemischen aus Polypropylen und 1 bis 25 Gew.-I eines N-haltigen Polymeren.
Es ist bekannt, daß Polypropylen, insbesondere teilweise oder vollständig kristallines Polypropylen, xu Fäden und Fasern mit außergewöhnlichen physikalischen Eigenschaften versponnen werden kann. Da kristallines Polypropylen ein verhältnismäßig unlösliches, chemisch inertes, hydrophobes Polymer ist, läßt es sich nach den üblichen Färbeverfahren
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BAD
nicht befriedigend anfärben. Außerdem ist die Verwendbarkeit von Polypropylenfäden und Fasern durch deren Anfälligkeit gegenüber oxydativem Abbau, Instabilität gegenüber ultraviolettem Licht und schlechte Witterungsbeständigkeit beschrftakt.
Es hat dther nicht an Versuchen gefehlt, Polypropylen derart zu modifizieren, daß seine färberischen bigenschaften und Festigkeitseigenschaften verbessert werden. .So ist es X. B. aus der österreichischen Patentschrift 206 643 bekannt, tut Verbesserung insbesondere der färberischen Ligenschaften von Polypropylenfäden und -fasern Gemische aus Polypropylen und Bpoxrdharien zu verspinnen. Aus d«r franzosischen Patentschrift 1 100 703 ist es weiterhin bekannt, Polypropylen dlirc)) Susatz von Polyestern und Polyamiden zu modifizieren. JPit «lurch die bekannten Modifizierungsmittel erzielten Effekte befriedigten jedoch nicht, und zwar insbesondere deshalb nicht, veil sich in der Regel bei Verbesserung der färberischen Eigenschaften die Festigkeitseigenschaften verschlechterten oder die färberlichen Eigenschaften nur unbefriedigend verbessert wurden·
u Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zwi Herstellen von Flden und Fasern aus Polypropylen mit verbesserter Farbstoffaffinität zu schaffen, die mit einer Vielzahl von Metall-
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atome enthaltenden Dispersionsfarbstoffen und sauren Farbstoffen gefärbt werden können, die unmodifiziertes Polypropylen unter normalen Bedingungen nicht färben. Insbesondere sollte es ermöglicht werden, Fäden und Fasern aus teilweise oder vollständig kristallinem Polypropylen in tiefen Farbtönen mit ausgezeichneter Licht- und Gasechtheit anzufärben.
; oerraschenderweise wurde gefunden, daß man zu Fäden und lasern aus Polypropylen der erwünschten Eigenschaften dann gelani;t» wenn i;tan das Polypropylen durch Polyvinylpyridin- ? ischpolyn.erisate modifiziert.
Segenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Herstellen von I iden und Fasern durch Schmelzspinnen von üeriscnen aus Polypropylen und 1 bis 25 Gew.-% eines N-haltigen Polymeren, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man Gerd sehe versrinnt, die als K-haltiges Polymeres ein Mischpolymerisat enthalten, das aus Monomereneinheiten der allg e Ke i η e η Po'r ir.e 1:
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R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe,
R. eine niedrige Alkylgruppe und η = 0 oder eine ganze Zahl bis zu 4
bedeuten und bis zu 75 MoI-I aus Monomereneinheiten der allgemeinen Formel:
R- O R.
I2 I ^ 3
C C N
R- ein Wasserstoffatom oder eine niedrige Alkylgruppe,
R, eine Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl- oder Arylgruppe mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen und
R. ein nasserstoffatom oder eine R- entsprechende Gruppe bedeuten, besteht.
iiei den Mschpolymerisaten handelt es sich somit um solche aus Vinylpyridinen und Acrylamide!!.
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K. ist vorzugsweise eine Alkylgruppe mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen. R* ist somit beispielsweise eine Methyl-, Äthyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, η-Butyl-, Isobutyl- oder tert. iiutylgruppe. Besitzt R, die Bedeutung finer Alkylgruppe, so weist diese vorzugsweise bis zu 4 Kohlenstoffatome auf.
Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Fäden und Fasern besitzen nicht nur eine ausgezeichnete Farbstoffaffinität für Metallatone enthaltende Dispersionsfarbstoffe und saure Farbstoffe sondern auch ausgezeichnete Festigkeitseigenschaften. Die Färbungen sind ausgezeichnet licht- und gasecht sowie unerwartet oxydationsfest.
Obwohl unmodifixiertes Polypropylen praktisch gar keine Affinität für Farbstoffe seigt, kann es mit gewissen Farbstoffen zu blassen Farbtönen mit sehr schlechten Echtheits- ' eigenschaften gefärbt werden»
Überraschenderweise hat sieb ferner geteigt, daß die Farbtöne, in denen sich die nach de* Verfahren der Erfindung herstellbaren Fäden und Fasern anfttrbtn lassen, von den Farbtönen ganz verschieden Sind, die Ban beim Anfärben von unmodifiziertem Polypropylen mit den gleichen Farbstoff erhält. Dieses unerwartete Ergebnis teigt, daß die nacn dem
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BAD ORIGINAL
Verfahren der Erfindung herstellbaren Fäden und Fasern Eigenschaften zeigen, die für Fäden und Fasern aus einfachen Mischungen der Polymeren nicüt zu erwarten waren. Überraschenderweise hat sich ferner gezeigt, daß die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Fäden und Fasern dri^e- bis viermal widerstandsfähiger gegenüber oxydativem Abbau sind als Fäden und Fasern aus unniodifiziertem Polypropylen. Auch sind die erfindungsgemäß modifizierten Fäden und Fasern stabiler gegenüber ultraviolettem Licht und Witte rungsbedingungen als entsprechende unmodifizierte Fäden und Fasern. Die Ursache für die erhöhte Stabilität gegenüber Oxydation, Licht und Hitterungsbedingungen ist nocn nicht vollständig geklärt.
Die Erkenntnis, daß sich Mischungen aus kristallinem Polypropylen und Vinylpyridinpolymeren zu Fäden und Fasern hoher Festigkeit, ausgezeichneter Affinität für Farbstoffe sowie ausgezeichneter Licht- und Gasechtheit verspinnen lassen, würden, ist auch deshalb überraschend, weil zu erwarten war, daß die erforderlichen Schmelzspinntemperaturen einen weitgehenden Abbau des Modifikationsmittels verursachen würden, zumal beispielsweise fadenbildende Polyester, wie Polyäthylen· glykolterephthaJA, wenn man sie mit Poly-(2-methyi-5-vinylpyridin) ve-rr.L'.uht und verspinnt, beim -Ici.ialzspinnen einen starken Am-au eiL
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Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Fäden und Fasern können gegebenenfalls ferner zusätzlich mit
fur Polyolefine üblichen Stabilisatoren weiter thermischen Abbau und gegen Witterungseinflüsse stabilisiert werden. Im allgemeinen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, solche Stabilisatoren den zu verspinnenden .•iischuupcn zuzusetzen.
i:ie nach der. Verfahren der Erfindung herstellbaren Fäden können unter Lrzielunp, der gleichen Festigkeits- und 0ehnungswerte verstreckt werden, wie Fäden aus unmodifizierten Iolypropylen. Dies ist überraschend, weil Polymerisate von Vinylpyriüinen, die nach üblichen Verfahren hergestellt werue.i, nic.it kristallin sind, und daher Fäden mit geringer Festigkeit und starkei.. Schrumpf liefern.
Die üesoiiüore i-ifcnung der erfinuuti£Sgemärt verwendeten Polyvinyl· yriüiae ist auch deshalb überraschend, weil sich diese Polymeren nicht allpeuein in befriedigender !»eise zur; Modifizieren vor, Polyolefinfäden eignen. Werden die Polyvinylpyridine beispielsweise einem ::ewöhnlichen oder einer Polyäthylen holher Dichte zugesetzt, so zeigt sich, daß sie da-Tiit nicht vertraglich sind. Beiir Verspinnen einer Mischung
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von 90 Teilen Polyäthylen und 10 Teilen Poly-(2-methyl-5-vinylpyridin) beispielsweise werden Fäden erhalten, die Segirente bilden. Werden siehe Fäden verstreckt, so fibrillieren die Fäden, d. h. es werden praktisch wertlose Produkte erhalten. Ferner lassen sich z. B. auch aus Mischungen von Poly-(2-methyl-5-vinylpyridin) mit Poly-(3-methyl-1-buten) durch Scniuelzverspinnen keine endlosen Fäden herstellen. Man erhält vielmehr nur kurze, brüchige Fasern.
Die Mischpolymerisate sollen Molekulargewichte von mindestens 1000 haben.
Zur Herstellung der Mischpolymerisate geeignete Acrylamide sind: N-Isopropylacrylamid, N-Isopropylmethacrylamid, N,N-Üimethylacrylamid, N-Phenylacrylamid, K-Cyclohexylacrylamid, N-butylacrylamid, Ν,Ν-Diäthylacrylamid, N-Athylacrylamid, N-Methylacrylamid, K-Methyl-N-phenylacrylamid, N-Dodecylacrylair.id, W-Propylacrylamid, N-ßenzylacrylamid und N-atNaphtliyl acrylamid.
Das Färben der Fäden und Fasern kann nach üblichen Verfahren ii.it oder ohne Farbstoff träger erfolgen. Vorzugsweise werden mindestens 5 bis 15 Gew.»! Mischpolymerisat verwendet, und zwar insbesondere dann, wenn tiefe Farbtöne erwünscht sind*
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BAD
Polypropylenmischungen dieser Art können im übrigen bei Temperaturen von 25 bis 50 C unterhalb derjenigen nach dem Schmelzspinnverfahren versponnen werden» die erforderlich sind, um reines Polypropylen in dieser Weise zu verspinnen.
Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung geeignete Mischpolymerisate sind beispielsweise solche aus: (Die in den Klammern angegebenen Zahlen geben Molprozente der Polymerisatkomponenten wieder).
2-Methyl-5-vinylpyridin und Ν,Ν-Dimethylacrylamid (75:25);
N-Isopropylacrylamid und 2-Methyl-5-vinylpyridin (75:25);
N-Methylmethacrylamid und 2-Methyl-S-vinylpyridin (85:15);
Ν,Ν-Dimethylacrylamid und 2-Methyl-6-vinylpyridin (93:7) ;
N-Isopropylacrylamid; N-tert.-Butylacrylamid und 2-Methyl-5-vinylpyridin (80:15:5)
N-Isopropylacrylamid; Ν,Ν-Dimethylacrylamid und 2-Methyl-5-vinylpyridin (70:10:15);
N-Isopropylacrylamid; 2-Methyl-5-vinylpyridin und 2-Vinylpyridin (80:10:10) sowie
N-Methylacrylamid; 2-Methyl-5-vinylpyridin und 3-Vinylpyridin (75:17:8).
Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung geeignete Mischungen aus kristallinem Polypropylen und einem oder mehreren der Mischpolymerisate können in verschiedener Weise hergestellt werden, i. B* durch mechanisches Vermischen»
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beispielsweise mittels Walzen bei erhöhten Temperaturen oder einem Extruder, gemeinsames Ausfällen und dergleichen.
Vorzugsweise werden Polypropylene mit einer Normaldichte von über 0,900 und einer Grundviskosität, gemessen in Tetralin bei 145°C, von 0,9 bis 1,2 verwendet. Der Ausdruck "Normaldichte" bezieht sich dabei auf eine Dichte, die an einer Probe bestimmt wird, die zur Erzielung maximaler kristallinität getempert wurde. Ein übliches Teraperungsverfahren besteht darin, die Probe in ein Rohr einzubringen und unter Hochvakuum oder in einer Stickstoffatmosphäre bis knapp unterhalb des Erweichungspunktes zu erhitzen und die Probe dann längsa» auskühlen zu lassen. Polypropylene mit Grundviskositäten oberhalb 1,2 können ebenfalls verwendet werden· In diesem Falle ist es jedoch gewöhnlich erforderlich, die Mischungen durch thermischen Abbau auf eine niedrigere Viskosität zu bringen, um optimale Schiaelzspinn- und Fadeneigenschaften zu erzielen. Die für einen solchen Abbau erforderlichen Temperaturen liegen gewöhnlich oberhalb 3000C. Polypropylen mit Grundviskositäten unterhalb von 0,9 können ebenfalls zum Herstellen modifizierter Mischungen zum Schmelzverspinnen verwendet werden, führen jedoch nicht zu Fäden mit optimalen physikalischen Eigenschaften.
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bie nach dent Verfahren der Lrfindung herstellbaren Fäden und Fasern können verschiedene Querschnitte, z. B. kleeblattförmige und Y-förmige Querschnitte, aufweisen, Die nach den Verfahren der lirfindung herstellbaren Fäden und lasern können in jjleicner fceise wie übliche Polypropyleni.uien und -fasern verarbeitet werden. Beispielsweise können sie zu Decken, zu überzügen für Autositze und zu Schiffsteilen verarueitet werden.
na» iol'-.enue Beispiel soll das Verfahren der Erfindung näher veranschaulichen,
Beispiel
ils wurden renrere Mischungen aus kristallinem Polypropylen tOrumiviskosität * 1,0; Dichte β 0,912) und einem Mischpolymerisat aus 2-Methyl-S-vinylpyridin und λ,N-Dimethy1acrylanid (75:25) hergestellt, iiideia Teilchen der beiden Polymeren mechanisch vermischt, die Mischung aus der Schneize ausgepreßt und zu Teilchen ierkleinert wurde. Die erhaltenen Mischungen wurden dann nach dem Schmelzspinnverfahren zu aus 34 Fäden bestehenden Garnen versponnen. Das prozentuale Verhältnis von Polypropylen zu Mischpolymerisat lag bei 95:5, 9ü:10, 85:15 und 80:20.
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V.irkschläuche aus diesen Garnen ließen sich z. Ii. ausgezeichnet mit 4-(4'-hydroxyäthylanilino-5-nitro-1,8-di~ hydroxyanthrachinon; einem neutral färbenden Metallatom enthaltenden Farbstoff gemäß Colour Index, Band 4 (1956), Seite 4326 und dem blauen Kollfarbstoff mit der Colour Index Nr. 833 durch einstündiges Kochen in wässrigen Farbstoff hadern zu tiefen Farbtönen anfärben. Noch tiefere " Töne erhielt man bei Verwendung von Trägern, z. B. Benzyln-butyrat. Sämtliche toirkschläuche zeigten eine ausgezeichnete üchtheit gegenüber ultraviolettem Licht bei 2O-stündiger und längerer Behandlung in einem Fadeometer.
Uie modifizierten Fäden ließen sich in üblicher Weise verarbeiten. Sie besaßen ausgezeichnete Festigkeitseigenschaften. Aus nicht modifizierten Polypropylenfäden hergestellte Wirkschläuche ließen sich demgegenüber nicht befriedigend anfärben.
Entsprechend günstige Ergebnisse wurden bei Verwendung im einzelnen aufgeführten Mischpolymerisate erhalten·
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Claims (1)

  1. Paten tanspruch
    Verfahren zum Herstellen von Fäden und Fasern durch Schmelz« spinnen von Gemischen aus Polypropylen und 1 bis 25 Gew.-I eines n'-haltigen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, daß man Gemische verspinnt, die als N-haltiges Polymeres ein Mischpolymerisat enthalten, das aus Monomereneinheiten der allgemeinen Formel:
    R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe,
    Rj eine niedrige Alkylgruppe und
    η » O oder eine ganze Zahl bis zu 4
    bedeuten und bis zu 75 ilol-l aus Monome reneinhei ten der allgemeinen Formel:
    009843/1772 bad original
    R7 O k
    I2 H ^ 3
    — LiI, C G — .;
    2 I
    R4
    R. ein Wasserstoffatoni oder eine niedrige Alkyl-
    gruppe,
    R3 eine Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl- oder Aryl-
    gruppe mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen und
    R. ein iv'asserstoflätom oder eine R_ entsprechende
    Gruppe
    bedeuten, besteht.
    009349/1772
    BAD ORIGINAL
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