DE1933708A1 - Textilfasern aus synthetischen Hochpolymeren und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Partntq.iwclte -

De-Ing, von Kreisler Dr.-l.-g. SchCnwaW Dr,-lngJh.Meyer Dr.Fues Dipl.-Chem.AlekvonKwsler Dtol.-Chem. Carola Keller Dr.-lng. Klöpseh ^Ψ ΚβΙίη D»!phrnmnnh»u· ;.·. _;._Ρ« 1933708

Köln, den Ι8.6_ο19β9 Kl/Ax

MONTECATiNI EDISON S,ρ.Α., 51, Foro Buonaparte. Malland (Italien)

Textilfasern aus synthetischen Hochgolymeren_und

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Textilfasern, die im wesentlichen auf Qlefinpolymeren basieren'und verbesserte Eigenschaften aufweisen, durch Spinnen von Olefinpolymeren oder Gemischen von Olefinpolymeren mit stickstoffhaltigen Mitteln, die die Färbbarkeit verändern, insbesondere von Gemischen von Polyolefinen mit basischen Stickstoff enthaltenden Polykondensaten von Epichlorhydrin.

PUr die Zwecke der Erfindung kommen Polyolefine in Frage, die im wesentlichen aus isotaktischen Makromolekülen bestehen und durch Polymerisation mit stereospezifischea Katalysatoren unter niedrigem Druck hergestellt werden. Im allgemeinen wird als Polyolefin Polypropylen verwendet, das. im wesentlichen aus isotaktischen Makromolekülen besteht .iyid.,durch stereo-' spezifische Polymerisation von Propylen hergestellt wird.» Als kristalline Polyolefine für die Zwecke der Erfindung sind auch diejenigen geeignet, welche aus den Monomeren der Formel RCH-CH₂, in der R ein Alkylrest ist, erhalten werden,

Für die Herstellung von Polyolefinfasern sind Verfahren bekannt, bei denen die Fasern, die durch Spinnen des Polyolefins oder seines Gemisches mit Mitteln, die die Färbbarkeit verändern, erhalten werden, im allgemeinen gereckt werden, um ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern= Bisher war es jeücch mit den üblichen Methoden nicht möglich, den Polyolefinfasern besonders gute Werte

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für gewisse spezielle Eigenschaften, z.B. die Staucherholung zu verleihen, auch wenn mit umständlichen; komplizierten und kostspieligen Reckrnethoden gearbeitet Λ-zurde»

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Poly.olefir.fasern, das es durch entscheidend wichtige Wahl der Eigenschaften des als Ausgangsmateriäl verwendeten .Polyolefins, der Aufeinanderfolge der Arbeitsstufen und der speziellen Bedingungen in jeder dieser Stufen und durch eine hohe Aufwickelgeschwindigkeit und ohne Ver-Streckung der Garne ermöglicht, den erhaltenen Produkten eine besonders gute Staucherholung zu verleihen, Die Er- ^ findung umfaßt ferner Polyolefinfasern mit besonders guten Eigenschaften, insbesondere in Bezug auf die Staucherholung und die Streckgrenze, Diese Eigenschaften ermöglichen die Erzielung besonderer Vorteile bei gewissen Anwendungen (zJ, Teppiche) der Polyolefinfasern- ."

Es wurde überraschenderweise gefunden., daß Textilfaser^ mit verbesserten Eigenschaften.- insbesondere bezüglich der Stcucherholung; und mit Streckgrenzenwerten im bevorzugten Bereich erhalten werden, wenn Polyolefine oder Gemische von Polyolefinen mit Kondensationspolymeren und -copolynieren (basische Stickstoffverbindungen) nach einem Verfahren versponnen werden, das aus den folgenden Stufen ™ besteht: ......

1 ,) Polyolefine mit niedrigem Schmelzindex oder ihre Ge- ' mische mit Mitteln, die die Färbbarkeit verändern, ■ ' Pigmenten, Stabilisatoren. Mattierungsmittel^ Uodgl* werden bei hohen Aufwickelgeschwindigkeiten und ver-'" hältnismäßig niedrigen Spinntemperaturen so gesponnör.,"■'-daß Garne erhalten werden, deren Streckgrenze in einem' ί bestimmten, entscheidend wichtigen Bereich liegte -^; ·-"

2) Die erhaltenen Garne werden keiner üblichen Reckung unterworfen, sondern vorzugsweise gekräuselt»

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3) Die gekräuselten Fasern werden einer Wärmebehandlung unterworfen -

Gernäß einem Aspekt der Erfindung werden Polyolefine, vorzugsweise Polypropylen, verwendet, die im wesentlichen aus isotaktischen Makromolekülen "bestehen und einen Schiiielzindex von 1 bis 10 (Grenzviskosität ["^J zwischen 2.35 und 1.⁷OJ haben, Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung werden faserbildende Polyolefine (oder ihre Gemische), die einen Schmelzindex von 1 bis 10 haben. vorteilhaft bei einer Temperatur von nicht mehr als -25O⁰C bei einer Aufwickelgeschwindigkeit von mehr als 400 ra/Hinute gesponnen

i-

Den Polyolefinen können Mittel zur Veränderung der Färbbarkeit. Mattierungsmittel; Farbstoffe, organische und anorganische Pigmente. Stabilisatoren, feste Dispergier- * aiittel. Gleitmittel u_;dgl, zugesetzt werden.. Kondensationspolymere und -copolymere (basische Stickstoffverbindungen,·., die nach älteren Vorschlägen der Anmelder!η hergestellt werden., eignen sich besonders gut aIc Mittel zur Veränderung der Färbbarkcil-. Besonders gut geeignet sind Kondensationscopolymere von Epichlorhydrin rail; bisekunuären Diaminen.. z.B Copolymere von Epichlorhydrin. aliphatischen primären Aminen und heterocyclischen bisekuiiöären Dianiinen oder Copolymere von Epichlcrhydrin. tisekunaären aliphatischen Diaminen und heterocyclischen bisel-undären Diaminon und Kondensationspolymere oder -copolymere von Diglycidylderivaten von Aminen mit primären Aminen und bisekuudären Diaminen= Besonders bevorzugt wird ein die Färbbarkeit veränderndes Mittel das durch Kondensation von Epichlorhydrin, N« N'--Di cyclohexyl hexamethylendiamin und Piperazin erhalten wird. Diese modifizierenden Mittel werden in Mengen von 1 bis 20^. bezogen auf das Gewicht des Polyolefins, verwendet='

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BAD ORIGINAL

Die Vermischung der dem Polymeren zugegegebenen Zusatzstoffe erfolgt im allgemeinen durch einfache Zugabe der Zusätze unter Rühren. Die Zugabe kann jedoch auch nach anderen Verfahren erfolgen. z.B. durch Mischen der Polymeren mit einer lösung des Zusatzstoffs in einem geeigneten Lösungsmittel und anschließendes Abdampfen des Lösungsmittels oder durch Zugabe des Zusatzstoffs zum Polymeren nach "beendeter Polymerisation»

Im Falle von Polyolefinen werden die Gemische .granuliert und dann mit Schmelzspinnmaschinen versponnene Die Granulierung und das Verspinnen von Gemischen auf Basis der Polyolefine werden unter Ausschluß von Sauerstoff vorzugsweise in einer Inertgasatrnosphäre (Stickstoff) durchgeführt.

Wie bereits erwähnt, besteht einer der Hauptvorteile der Erfindung darin, daß bei hohen Aufwickelgeschwindigkeiten (über 400 m/Minute) und bei einer nicht zu hohen Temperatur in der Förderschnecke und in der Spinndüse (bei Polypropylen nicht über 25O⁰C) so gesponnen wird, daß Garne mit einer Streckgrenze von 0.5 bis 0.85 g/Decitex (gemessen mit einem Instron-Dynamometer mit einer Deformierungsgeschwindigkeit von 5000$ pro Minute) erhalten werden

V.'enn das Verfahren unter den vorstehend genannten Bedingungen durchgeführt wird, ergibt sich der weitere Vorteil; daß das Recker, völlig überflüssig ist. Gemäß der Erfindung werden die Fasern nach dem Spinnen nach üblichen Verfahren gekräuselt. Die gekräuselten Fasern werden einer Wärmebehandlung bei'Temperaturen zwischen 50⁰C und der Schmelztemperatur der Fasern, vorzugsweise bei ' Ό bis '30^cC während einer Zeit von wenigstens 5 Sekunden; vorzugsweise 5 bis 30..HigtfflW, unterworfen/

Wer.η das Verfahren unter den vorstehend genannten Eedin-

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SAD ORIGINAL

gungen durchgeführt wird, liegt .die Streckgrenze des gekräuselten und wärmebehandelten Garns zwischen CL8 und i j 40 g/DeciteXc

Wenn Gemische von Polypropylen mit "basischen Stickstoff enthaltenden Kondensationspolymeren-oder -copolymeren gesponnen werden, ist es zweckmäßig, das Garn einer Behandlung mit Mono- oder Diepoxydverbindungen oder mit einem anderen chemischen Nachbehandlungsmittel v/ie Lewis-Säuren in der Weise zu unterwerfen= wie dies "bereits früher von der Anmelderin vorgeschlagen wurde» Diese Behandlung kann vor oder nach dem Kräuseln des Garns vorgenommen werden»

Gemäß der Erfindung können Monofilamente und Muli!filamente hergestellt werden- Die Produkte v/erden für die Herstellung von Garnen aus Endlosfäden oder Stapelfaser— garnen oder für die Herstellung von fülligen Garnen oder Stapelfasergarnen verwendet»

Die Erfindung umfaßt ferner die in der beschriebenen Weise hergestellten Fasern, die sich durch hohe Werte der Staueherholung auszeichnen (500 bis SOO^ gegenüber 200 bis 35Of/o bei Polypropylenfasern, die nach bekannten Verfahren hergestellt werden)» Durch die gemäß der Erfindung erzielbaren hohen Werte der Staueherholung eignen sich die Fasern besonders für die Herstellung von' Teppichen„

Die gemäß der Erfindung hergestellte^ nicht nachcehandelten Fasern haben Streckgrenzen im Bereich von 0,50 bis 0.35 g/Decitex_r während die Werte für die gekräuselten und wärrnebehandelten Fasern im Bereich von 0_;8 bis i_s40 g/ Decitex liegen«

Die gemäß der Erfindung hergestellten Fasern; die Mittel enthalten, die die Färbbarkeit modifizieren« eignen sich besonders gut für die Verwendung in Fasergemischen für die IContrastfärbung und in Gemischen von Endlosgarnen mit

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BAD ORtGlNAl

anGeren lasern

Tj2xtilfasern_; die für die Herstellung von Teppichen, Watte und Polstermaterial im allgemeinen verwendet werden= müssen eine hohe Staucherholung haken» Der Ausdruck "Staucherholung" "bezeichnet die Fähigkeit einer einem hohen mechanischen Druck unterworfenen Faser, ihre ursprüngliche Form wieder anzunehmen, sotaid der Druck entspannt wird. Beispielsweise sind bei Teppichen die Fasern an den Füßen von Stühlen und Eöbeln hohen Drucken ausgesetzte Diese Motel hinterlassen im Teppich deutlich sichtbare Eindrücke» Wenn die'Staucherholung der für die Herstellung des Teppichs verwendeten , Fasern sehr hoch ist. verschwinden diese Eindrücke in kurzer Zeit, und der Teppich nimmt wieder sein ursprüngliches Aussehen an.

Die Staucherholung wird wie folgt gemessen; 2 g Fasern werden in einem Zylinder, der mit eine-m Kolben versehen ist, unter einem Druck von 300 Atmosphären zusammengedrückt. Nach 2 Sekunden wird die Höhe der Faserscheibe (H./) gemessen, während das Material noch unter Druck gehalten wirdc Dann wird der Druck entspannt, so daß die Faserscheibe sich ungehindert ausdehnen kann. 30 Sekunden nach der Entlastung wird" die Höhe der ausgedehnten Scheibe (Hp) gemessene Die Staucherholung wird durch die folgende Formel ausgedrückt;

H₂ - H₁

Stauclierholuns = χ Ί00,

H,

BeiSOiel

Ein Gemisch von 99.5?ό Polypropylen und 0,5$ eines phenolischen Antioxydans ("Santonox" und Laurylthiodipropionat) wurde hergestellt» Das Polypropylen hatte einen Schmelzindex von 3.3, einen Aschegehalt von 0_;001$ und einen Rückstand nach Extraktion mit Heptan von 97$° Das Gemisch wurde in sauerstoff freier Atmosphäre bei 2". O⁰C granuliert» Das Granulat wurde mit einer Schmelzspinnvorrichtung unter folgenden

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sad ORIGJNAL

Bedingungen gesponnen:

Spinndüse ' 120 Bohrungen'« lochdurchmesser 1 mm

Lochhöhe 20 mm

Temperatur der Förderschnecke 24O⁰C

Temperatur der Spinndüse 240⁰C

Aufwickelgeschwindigkeit 920 m/Minute

Das erhaltene Garn hatte folgende Eigenschaften;

Titer 17" Decitex/Einzelfaden

Festigkeit 1,54 g/Decitex

Dehnung 445$ Kristallinität 70$

Streckgrenze 0.77 g/Decitex

Schmelzindex. 5?3

Das Garn wurde dann in einer Stauchkamrner.. deren Temperatur etwa ICO⁰O "betrug, mit einer Zuführungsmenge von etwa Ό0 m/Minute gekräuselt. Das gekräuselte Garn wurde ns.chcehandelt und 10 auf 12O⁰C erhitzt= Die so erhaltene Faser hatte folgende Eigenschaften: Titer pro Einzelfaden 17,5 Decitex

Streckgrenze 1.3 g/Decitex

Staucherholung 680$

Beispiül_2_

Sin Gemisch wurde aus 99<5$ Polypropylen und 0.5$ eines phenolischen Antioxydans hergestellte Das Polypropylen hatte einen Schmelzindex von 9_:4_; einen Aschegehalt von 0.001$ und einen Rückstand nach Extraktion mit Heptan von 97$= Dai- Gei-iisch wurde in sauez"stofffreier Atmosphäre bei 2C5°C granuliert» Das Granulat wurde mit einer Schmelzspinnvorrichtung unter folgenden Bedingungen gesponnen: Spinndüse .20 Löcher, Lochdurchmesser 1 mm_; Lochhöhe 20 ·. Temperatur der Förderschnecke 230⁰C

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BAD ORiGtMAL

Temperatur der Spinndüse 2j5O°C

Aufwickelgeschwindigkeit 920 m/Minute

Das erhaltene Garn hatte folgende Eigenschaften;

'Titer . 17 Decitex/Einzelfaden

Festigkeit ■ 1.15 g/Decitex

rennung ■· 650 %

Kristallinität 75 %

.,Streckgrenze O,6j5 g/Decitex

Schrnelzindex 15,1

Das Garn wurde dann in einer Stauehkammer, die eine Temperatur von etwa 100⁰C hatte, mit einer Zuführungsmenge von 100 m/Minute gekräuselt, Das gekräuselte Garn wurde nachfcehandelt und 10 Minuten bei 120⁰C gehalten. Die erhaltene Faser hatte folgende Eigenschaften; riter pro Einzelfaden 17 Decitex Streckgrenze 0,9^ g/Decitex

Staucherholung 600 fo

Beisüiel_3

Ein Gemisch wurde aus 99,5 % Polypropylen und 0,5 % eines phenolischen Antioxydans hergestellt, Das Polypropylen hatte einen Schmelzindex von 21,4,. einen Asehegehalt von 0,001$ und einen Rückstand nach Extraktion mit Heptan von 97 %> Gemisch wurde in .sauerstofffreier Atmosphäre bei 200⁰C grs.~ r.uliert. Das Granulat -wurde mit einer Schrr.eizspinnvorrichtung unter folgenden Bedingungen gesponnen: Spinndüse mit - - 254 Lochern

Lcchdurchmesser 0,8 ir.n;

Lcchhche " ' 16 η:τη Teir.peratur der Förderschnecke 275°C Temperatur der Spinndüse 275⁰C Äufuickelgeschuinciigkeit 355 m/Mi nute

Das so.erhaltene Garn hatte folgende Eigenschaften;

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BAD ORIGINAL

.--■?■-' "·;. . ; 1133708

Titer, pro Einzelfaden . 16 Decitex

Festigkeit . . 0,8¹J g/Dec it ex

Dehnung ' 945$

itristallinität 20$-

Streckgrenze , ■-· 0,25 g/Decitex

Schmelzindex 55

Das Garn wurde in der Stauchkamrcer, die eine Temperatur von 100⁰C hatte, mit einer Zuführungsgeschwindigkeit von 100 m/Minute gekräuselt_o Das gekräuselte Garn wurde nachtehandelt und 10 hei 120⁰C gebaiten. Die so erhaltene Paser hatte folgende Eigenschaften;

Titer pro Einzelfaden . Λ6 Decitex

Streckgrenze . 0_?5 g/Decitex

Staucherholung 300$„

Ein Gemisch wurde aus 975» Polypropylen und 3$ eines Kondensationscopolymeren von Epichlorhydrin. IT₅IT'-Dicyclohexylhexamethyldiamin und Piperazin hergestellt„ Das Polypropylen hatte einen Schmelzindex von 2,8.""einen Aschegehalt von 0,001$ und einen Rückstand nach Extraktion mit Heptan von 97^„ Das stickstoffhaltige Copolymere hatte eine Grenzviskosität Tf von 0.38 (gemessen in 0_;5^iger CHCl^-Lösung "bei 25⁰C). Das Gemisch wurde in sauerstofffreier Atmosphäre bei 210⁰C granulierte Das Granulat'wurde mi^t einer. Schmelzspinnvorrichtung unter folgenden Bedingungen gesponnen: ■

Spinndüse mit 120 Löchern, Lochdurchmesser 1 mm, Lbchhöhe 20 mm : '

Temperatur der Förderschnecke-- 24O⁰C Temperatur der Spinndüse ■ · .240⁰C Aufwickelgeschwindigkeit 920 m/Minute

Das so erhaltene Garn hatte folgende Eigenschaften? Titer pro Einzelfaden -.'17 Decitex

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8A0

Festigkeit 1,3 g/Decitex , ·

Dehnung 440$

Kristallinität 79^

Streckgrenze 0 = 75 g/Deciirex

Schmelzindex .3=5

Das Garn v;urde mit einer 5$igen wässrigen Lösung von Äthylenglykolglycidyläther gewaschen und so abgequetscht., daß die Fasern·35$ der Lösung zurückhielten» Nach Alterung für 2 Tage "bei 40 C wurde das Garn in der "bei e twa 25 C gehaltenen Stauchkammer mit einer Zuführungsgeschv/indigkeit von 100 m/Minute gekräuselte Das gekräuselte Garn wurde mit Wasser gewaschen« nachbehandelt und 10 gegangen bei 12O⁰O gehalten ο Die so erhaltene Faser hatte folgende Eigenschaften:

Titer pro Einzelfaden . 17?5 Decitex Streckgrenze 1,16 g/Decitex

Staucherholung ' ^N , 805$

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SAD ORIGfNAL

Claims (1)

1. P a t e η t a η s ό r '.1 ehe

   Textilfaser·].! in Form von -Stapelfacer oder Endlosgarnen aus im wesentlichen isotaktischem Polypropylen, gekennzeichnet durch Streckgrenzen -on 0.8 bis 1.40 g/Decitex und Staucherholungsvrerte zwisehen 5CO und 900,

   Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Polyolefinen., vorzugsweise" Fasern aus isotaktischem Polypropylen durch Schmelzspinnen der gegebenenfalls mit Antioxidantien. Färbemodifikatoren,, Mattierungsmittel^ _% Pigmenten.,, Farcstoffen. Stabilisatoren. Gleitmitteln und/oder festen Eispersionsmittein gemischten Polyolefine, dadurch gekennzeichnet.· caß man Polyolefine tr.it niedrigem Schir.e-lzindex von Vorzvgsv.'eise 1 bis 10 bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen und- hohen Aufwickelgeschw'indigkeiten zu Garnen mit einer Streckgrenze Zwischen O.50 und 0.83g/ Lecitex verspinnt, die erhaltenen Garne anschließend direkt ohne ".'erstreckt zu werden einer Kräuselung 'unterwirft und schließlich die gekräuselten Garne bei Temperaturen zwischen 50 und der 3ch!r.elz'.;err,peratur aez verwendeten Polyolefins mehr als 5 'jei-iundenlin solcher v/eise erhitzt; daß die fertigen Garne otsucherholungswerte ^von r.iekr als ^JiC0 % und Streckgrenzen im Eereich --cn CvS bis lj40 g/Decitex aufweisen,

   "erfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet^ daß man Polyolefingemische verspinnt, die als Färbemcdifi>:ator basischen Stickstoff enthaltende KondensationsroLyir.ere oder -ccjrclyir.ere vcn Epichlcrhyc-rin/primären aliphatischen A^inen/heterocyclischen aliphatischen ri.air.inen cder Epichlorhydrin/bisekundären riaminen/hetorocyclisehen bisekundären Diaminen in Mengen "on 1 bis 20 Gew -ys- bezogen auf das Gewicht des Polyolefins enthalten

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   4; Verfahren nach Ansprüchen 2 und J. --c.sar.rch gekennzeichnet, daß beirr, Verspinnen die Teir.ceraturen in der cchnec/ic-nprecse und in der Spinndüse 2:~C° nicht übersteigen v;L"hrend die Au.fuickelgesehv/indigkeit irehr als nCG m/I'iinv.ten beträgt,

   5) Verfahren nach «niprüchen c tii. · . vSJv.rch gcnenn.-.Gichnetdaß iran eic Hitzebehar.dj :nz ^ei Teirip era türen χ.ι 110 bis 13O°C während einer Zelt -cn 5 bis JC vornimmt

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