DE2100212A1

DE2100212A1 - Verfahren zur Herstellung von synthetischen Fasern

Info

Publication number: DE2100212A1
Application number: DE19712100212
Authority: DE
Inventors: Lam Hwat Delft Gouw (Niederlande)
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1970-01-08
Filing date: 1971-01-05
Publication date: 1971-07-15
Also published as: IE34860B1; CA946567A; NL7100095A; CH521458A; FR2075257A5; BE761025A; GB1323296A; IE34860L; ZA7167B

Description

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Beschreibung

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SHEIL IHTERHAIIOKÄIiE EJgSEARGH M&AISCHATPIJ, Carel van Bylaudtlaan 30, Pen Haag, HIeuerlaade

betreffend:
yyerfahren zur Herstellung von synthetischen Fasern"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von synthetischen Fasern.

Die Herstellung von Spinnfasern durch Extrusion eines geschmolzenen, thermoplastischen Polymerisates durch eine Spinndüse ist bekannt. Bekannt ist auch., synthetische Fasans dadurch herzustellen, daß man einen verstreckten Film au» tlieriDoplastischenj Material einer mechanischen Behandlung, unterwirft, bei welcher der Film in einzelne Fasern aufgespalten wird, die gegebenenfalls, ^e nach den Verfahrensbedingttngeia* untereinander verbunden oder unabhängig voneinander sein können. Das Aufspalten des Films zu faserartigen Elementen

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ist bekannt als »Fibrillieren¹¹ und die so hergestellten fasern werden gewöhnlich als Spaltfaser» !«zeichnet.

Im allgemeinen erwies sich jedoch die Erzeugung von Sapltfasera mit Hi lie von bekannten Verfahren nur innerhalb eines Denierbereiches von etwa 10 oder höher als wettbewerbsfähig mit de« Spinnen, während für viele Anwendungen auf dem Textilgebiet eine große Sachfrage nach feineren Pasern besteht, beispielsweise nach Fasern von 6 Denier oder weniger. Spaltfasern von 10 Denier werden hergestellt aus einem Ulm mit einer Dicke von- etwa 50 Micron. Die Verwendung eines dünneren Filmes als Ausgangsmaterial, stellt zwar kein technisches Problem dar, jedoch ist unter solchen Bedingungen die Produktion zu langsam, um wirtschaftlich attraktiv zu sein.

Es wurde nun gefunden, daß der obige, den bekannten Methoden zur Herstellung von Spaltfasern anhaftende Nachteil auf unerwartet einfache Weise überwunden werden kann, nämlich durch gleichzeitiges Fibrillieren (Auffasern) von mehreren Filmen oder Filmschichten auf der gleichen mechanischen Vorrichtung. Obgleich es in einem oder mehreren Spezialfällen bereits vorgeschlagen wurde, einen flachge— legten, röhrenförmigen Film zu verstrecken und aufzufasern anstatt ihn vorher aufzuschneiden, nahat man bisher im allgemeinen an, daß ein gleichzeitiges Verarbeiten von mehr als zwei oder von verschiedenen Filmen die Arbeit der gewöhnlich verwendeten Fibrillierungsvorrichtungen ernsthaft stören und zu einem heterogen aufgefaserten Produkt führen würde, so daß das glatte kontinuierliche Arbeiten von vollständigen Reihen zur Herstellung von Fasern aus einem thermoplastischen Polymer als Grundmaterial gestört würde. Überraschenderweise scheint diese allgemeine Annahme nicht "begründet, wie aus den folgenden Ausführungen hervorgehen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von synthetischen Pasern aus Filmen von thermoplastischem polymeremMaterial, bei welchem (a) drei oder mehrere Filme der gleichen Zusammensetzung und Struktur, (b) zwei oder mehr Filme von verschiedener Zusammensetzung und/oder Struktur oder (c) ein .oder mehrere aus mehreren Bestandteilen zusammengesetzte Filme, bestehend aus zwei oder mehr Schichten von verschiedenen und. nicht auf die Dauer verträglichen Stoffen einer mechanischen Fibrillierungsbehandlung unterworfen werden, während die Filme bzw. Filmschichten im gestreckten Zustand übereinander gelegt sind, so daß die Filme bzw. Filmschichten gleichzeitig mit Hilfe der gleichen mechanischen Vorrichtung aufgefasert werden.

Der Ausdruck "verschieden" ist'so zu verstehen, daß das in mindestens einem aus der Gesamtzahl der Filme oder Filmschichten enthaltene Material sich chemisch und/oder physikalisch von demjenigen der anderen Filme oder Filmschichten so weit unterscheidet, daß ihr Zug- und Spannungsverhalten bei gleicher Temperatur nicht identisch ist. Der Ausdruck "Film" bedeutet hier eine dünne Bahn von verfestigtem oder im wesentlichen verfestigtem Material und es muß daher eine Mehrzahl von Filmen aus verschiedenem Material, die übereinander gelegt sind, selbst wenn sie zusammenkleben, unterschieden werden von einem einheitlichen Film aus mehreren Bestandteilen, der aus zwei oder mehr Schichten von verschiedenem Material besteht. Die Verwendung einer Mehrzahl von jeweils aus mehreren Bestandteilen bestehenden Filmen und insbesondere von aus zwei Bestandteilen bestehenden Filmen zur gleichzeitigen Fibrillierung fällt ebenfalls unter die Erfindung und ist in vielen Fällen bevorzugt. Die Verwendung eines einzigen Films aus mehreren Bestandteilen (multioeaponent film) fällt nur dann unter die Erfindung,

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wenn die in den Schichten enthaltenden Stoffe nicht auf die Dauer miteinander verträglich sind, so daß bei der Fibrillierung eines derartigen Filmes in gestrecktem Zustand die Bestandteile nicht langer aneinander haften und daher vor- ■ wiegend homogene Fasern bei dieser Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden. Die Verwendung eines einzigen Films aus mehreren Bestandteilen, der Schichten aus auf die Dauer verträglichen Stoffen umfaßt und beim Fibrillieren zu Fasern aus mehreren Bestandteilen (multicomponent fibres) führt, fällt nicht unter die Erfindung.

auf Das erfindungsgemäße Verfahren kann verschiedene Weise

durchgeführt werden. Die Auswahl unter diesen Durchführungsformen hängt im allgemeinen davon ab, ob homogene oder gemischte Fibrillate erzeugt werden sollen. Im ersten Fall, bei dem Filme mit der gleichen Zusammensetzung und Struktur verwendet werden, können die zu fibrillierenden, verstreckten Filme gleichzeitig von verschiedenen Quellen kommen und müssen in diesem Fall dann vor der mechanischen Behandlung in Stellung gebracht werdenJ vorzugsweise stammen die verstreckten Filme jedoch aus der gleichen Verstreckeinrichtung. Bei der letzteren Durchführungsform werden die Filme zweckmäßigerweise gleichzeitig verstreckt, während-sie bereits übereinander gelegt sind, wie dies in der nächsten Stufe erforderlich ist. Vorzugsweise ist jeder der gleichzeitig zu verarbeitenden Filme von gleicher Zusammensetzung und Struktur mit dem bzw. den nächsten Filmen innig verbunden durch eine oder mehrere Längsfalten, wie diese auftreten, wenn ein flacher Film von großer Breite der Länge nach gefaltet und anschließend verstreckt wird. Gemäß einer besonders bevorzugten Durchführungsform stammen die gleichzeitig zu verarbeitenden Filme aus dem Flachlegen eines iurch ein Extrusionsverfahren hergestellten geblasenen Films,

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bei welchem während der Blasstufe mindestens ein Zwickel (gusset) verwendet wird. Wenn beispielweise bei dieser Durchführungsform zwei Zwickel in einer solchen Stellung verwendet werden, daß ihre oberen Enden in der Nachbarschaft des Mittelpunktes des Rohres sind, so wird der flachgelegte Film' eine Kombination von vier übereinander gelegten Filmen sein, die dann in kombinierter Form verstreckt und aufgefasert werden. Beim Arbeiten nach dieser Durchführungsform ist die Ausbringung je Reihe im Vergleich mit den üblichen Verfahren mindestens verdoppelt, was die Auffaserung " des Filmes in feine Fasern wirtschaftlich attraktiv macht.

Bei Verwendung von Filmen verschiedener Zusammensetzung hat das erfindungsgemäße Verfahren den zusätzlichen Vorteil, daß aus dem so erhaltenen Fibrillat zusammengesetzte Garne erzeugt werden können, ohne daß man erst die faserförmigen Garnkomponenten sorgfältig, z.B. durch Kardieren,sorgfältig vermischen muß. Ein derartiges Vermischen ist ein verhältnismäßig zeitraubender Schritt bei den üblichen Verfahren. Verwendet man außerdem zwei oder mehrere Filme aus mehreren Bestandteilen oder mindestens einen solchen Film zusammen mit einem oder mehreren homogenen Filmen, so kann man mit f Hilfe des erfindungsgeraäßen Verfahren den aus dem so erhaltenen Fibrillat erzeugten Garnen spezielle Eigenschaften, wie eine Kräuselung, verleihen.

Die mechanische Behandlung, der die verstreckten Filme oder Filmschichten erfindungsgemäß gleichzeitig unterworfen werden, kann eine beliebige Fibrillierungsmethode sein, bei der mechanische Mittel angewandt werden, z.B. Reiben, Schneiden, Bürsten oder Einwirkung eines Gasstromes oder eines raschen Stromes von festen Teilchen. Eine in vielen Fällen zu bevorzugende Methode besteht darin, daß man die verstreckteruFilme oder Filmschichten über einen mit Nadeln versehenen Zylinder zieht, der schneller als der Film in

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der gleichen Richtung rotiert. Besonders bevorzugt sind dabei Nadeln, die in Reihen parallel zur Zylinderachse angeordnet sind. Unter geeigneten Bedingungen erhält man mit dieser Behandlung ein Fibrillat aus feinen Pasern, die gegebenenfalls Verbindungstellen aufweisen können. Sind solche Verbindungsstellen vorhanden, so können die Fasern die Form eines regulären oder irregulären Netzes aufweisen, das sich • vorzugsweise auflöst, wenn man das Fibrillat seitwärts auseinanderzieht. Das so erhaltene Produkt eignet sich besonders gut zum weiteren Verarbeiten, z.B. zur Herstellung von weichen Garnen oder Kordeln durch Verzwirnen oder zur Erzeugung von Stapelfasern, die sich zum Verspinnen zu Garnen eignen, wozu man beispielsweise das Fibrillat auf geeignete Stapellänge schneidet oder es vorzugsweise durch Verstrecken zerreißt.

Als Ausgangsraaterial für das erfindungsgemäße Verfahren kann jedes beliebige thermoplastische Polymerisat verwendet werden, das in Form von Bahnen oder Fäden durch Verstrecken eine molekulare Orientierung angenommen hat. Geeignete Stoffe sind beispielsweise Homo- und Copolymere von Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylacetat, Acrylnitril, ebenso wie Polyester und Polyamide. Bevorzugt sind Homo- und Copolymerisate von Pivalolacton und anderen niedrigeren Olefinen, worunter Polypropylen und NMerdruck-Polyäthylen besonders bevorzugt sind. Als vorteilhafte, gleichzeitig aufzufasernde Kombinationen von verschiedenen Filmen oder Filmschichten seien beispielsweise die folgenden genannt: eine oder mehrere Schichten aus Polypropylen oder eine oder mehrere Schichten aus Polyamid vom Nylontyp; eine mehrere Schichten aus Polypropylen und mindestens eine aus Niederdruck-Polyäthylen; zwei oder mehr Schichten aus Polypropylen, die wechselseitig verschiedene Anteilsmengen an polymerisierten Äthylenmolekülen enthalten? oder zwei oder mehr Filme bzw. Filmschichten auB Niöderdruck-Poly-

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äthylen, die wechselseitig verschiedene Mengen an polymerisierten Propylenraolekülen enthalten.

Wie bereits erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft für die Erzeugung von feinen Pasern, weshalb dafür in erster Linie dünne Pilme oder Filmschichten verwendet werden; die Dicke jedes Films oder jeder Filmschicht in unverstreckter Form beträgt vorzugsweise weniger als 50 Micron. Bevorzugt sind Filme bzw. Filmschichten mit einer Dicke von 20 bis 35 Micron in unverstreckter Form.

Die Erfindung bezieht sieh auch auf mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens erzeugte synthetische Fasern und ebenso auf Garne und andere Textilien, die solche syntetischen Fasern enthalten, z.B. gewebte, gewirkte und nicht gewebte Strukturen von vereinigten Garnen oder Fasern.

Die Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Ein röhrenförmiger Zwei-Komponenten-Filmsatz aus einem Film aus Polypropylen (PP) mit einem Schmelzindex (MI) von 3,2 g/10min und einem anderen aus Polyvinylchlorid (PVG), der einen K-Wert von 60 hatte und 20 Teile Dioctylphthalat je 100 Teile PVG enthielt, wurden bei Massentemperaturen von 21O⁰C bzw. 190⁰C extrudiert. Die Dicke jeder Filmkomponente betrug 25 Micron und die lineargeschwindigkeit war 8 m/min. Der Zwei-Komponenten-Filmsatz wurde bei 120⁰C im Heißluftofen mit einem Verstreckverhältnis von 1:6,0 verstreckt, dann mechanisch in Fasern aufgespalten und unter geringem Zug bei 130⁰C wärmebehandelt. Das Fibrillat bestand aus einem innigen Gemisch von PP-PVC-Fasern, da die PP-Fasern

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nicht an den PVC-Fasern hafteten; der durchschnittliche Denierwert der Fasern war 6. Das erhaltene Faserngemisch wurde ohne zusätzliche Mischstufe auf Fasern verarbeitet·

Beispiel 2 . ·

Es wurde gemäß Beispiel 1 gearbeitet, wobei jedoch die gesamte Filmdicke 30 Micron betrug und der Film während des Blasens an beiden Seiten aufgeschnitten (gusseted) wurde, so daß man einen Yiersehichtensatz von Zwei-Kompaenten Film erhielt, der anschließend verstreckt und mechanisch zu Fasern aufgefasert und unter geringem Zug bei 13O⁰C wärmebehandelt wurde« Das Fibrillat bestand aus einem innigen Gemisch PP-PVO-Fasern mit einem durchschnittlichen Denierwert von 4. Das Faserngemisch konnte ohne weitere Mischstufe zu einem Garn versponnen werden. ·

Beispiel 3

Ein röJirenförmiger Zwei-Komponenten-Film aus PP mit einem Schmelzindex von 1,7 g/10 min und Niederdruck-Polyäthylen (ΠΡΡΕ) mit einem Schmelzindex von 0,5 g/10 min und der Dichte von 0,95 wurde bei Massentemperaturen von 230 bzw. 225 0 extrudiert. Die Filmdicke jeder Komponente war 25 Micron und/lineare Filmgeschwindigkeit 12 m/min. Der Zwei-Komponenten-Film wurde im Heißluftofen bei 125⁰C auf ein Verhältnis von 1:6,5 verstreckt, anschließend mechanisch zu Fasern aufgespalten und unter geringem Zug bei 100⁰C wärmebehandelt. Das erhaltene Fibrillat bestand aus einem innigen Gemisch aus PP- und ItPPE-Fasern, da die PP-Fasern nicht an den LPPE-Fasern hafteten. Das Fasergemisch mit einem durchschnittlichen Denierwert von 6 wurde ohne zusätzliche Mischstufe weiterverarbeitet.

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Beispiel 4

Es wurde gemäß Beispiel 1 gearbeitet, wobei jedoch der Zwei-Komponenten-Filra aus PP und Polyester von Pivalolacton (PPI) bestand. Das PP wurde mit einer· Massentemperatur von 26.O⁰C, das PPI bei 275°0 extrudiert. Der Zwei-Komponenten-Film wurde bei 14O⁰O verstreckt, bei 130⁰C wärmebehandelt, mechanisch in Pasern aufgespalten und zum Schluß unter geringem Zug bei 130⁰C wärmebehandelt. Das so erhaltene Fibrillat konnte mit Erfolg für die verschiedenen * weiter oben beschriebenen Anwendungszwecke verwendet werden.

Beispiel 5

Ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 1,6 g/10 min wurde bei einer Massentemperatur von 250⁰C und einer lineargeschwindigkeit von 12 m/min auf einer Einrichtung zur Herstellung eines röhrenförmigen Films extrudiert. Die FiImdicke betrug 25 Micron und es wurde ein Aufblasverhältnis von 1;3 angewandt. Während des BIasens wurde der Film an beiden Seiten derart aufgeschnitten,(gusseted), daß ein Satz von vier Filmschichten gebildet wurde. Dieser Satz wurde dann monoaxial mit einem Verhältnis von 1:8 im A

Heißluftofen bei 130⁰C verstreckt und mechanisch zu Fasern mit einem mittleren Denierwert von 6 aufgespalten.

Beispiel 6

Es wurden Faserproben gemäß den Beispielen 1 bis 5 hergestellt, wobei jedoch in diesem Fall die auf das Aufspalten folgende Heißluftbehandlung erst nach Überführung der Faser in die Endprodukte durchgeführt wurde.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von synthetischen Pasern aus Filmen von thermoplastischem polymeren] Material, dadurch gekennzeichnet , daß (a) drei oder mehrere Filme der gleichen Zusammensetzung und Struktur, (b) zwei oder mehr Filme von verschiedener Zusammensetzung und/oder Struktur oder (c) ein oder oehrere Mehrkomponentenfilme, bestehend aus zwei oder mehr Schichten von verschiedenen und nicht auf die Dauer verträglichen Stoffen, einer mechanischen Fibrillierungsbehandlung unterworfen werden, während die Filme bzw. Filmschichten im gestreckten Zustand übereinander gelegt sind, so daß die Filme bzw. Filmschichten gleichzeitig mit Hilfe ein und derselben mechanischen Vorrichtung aufgefasert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die vorstreckten Filme von der gleichen Verstreckungseinrichtung abgenommen sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der Filme aus dem gleichen thermoplastischen Material Bit dem oder den nächsten Filmen durch eine oder mehrere längs verlaufende Falten verbunden ist.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g β k e η η -

die zeichnet, daß man Filme verwendet,/ehe sie verstreckt werden, so gewonnen wurden, daß man einen durch ein Extrusionsverfahren zum Blasen von Filmen erzeugten PiIm flachlegt, wobei in dem Blasverfahren mindestens ein Zwickel (gusset) verwendet wurde.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß man Filme verwendet, bei denen mindestens einer der den Film darstellenden Stoffe ein Homo- oder Copolymer eines niedereren Monoolefins oder des Pivalolactons ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß man Filme verwendet, bei denen mindestens einer der den Film darstellenden Stoffe vorwiegend Polypropylen oder ein Polyäthylen mit hoher Dichte ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß von den gleichzeitig aufzuspaltenden Filmen bzw. Filmschichten mindestens einer aus Polypropylen und einer aus einem Polyamid von Nylontyp besteht.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß.;von den gleichzeitig aufzuspaltenden Filmen oder Filmschichten mindestens einer aus Polypropylen und mindestens einer aus Polyäthylen von hoher Dichte besteht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß von den gleichzeitig aufzuspaltenden Filmen oder Filmschichten mindestens zwei aus Polypropylen bestehen, das gegenseitig verschiedene Mengen von polymerisierten Äthylenmolekülen enthält oder daß mindestens zwei aus Polyäthylen von hoher Dichte bestehen, das jeweils verschiedene Mengen an polymerisieren Propylenmolekülen enthält.

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10. Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß man Filme bzw. Filmschichten verwendet, deren Dicke in unverstreckter Form weniger als 50 /U, vorzugsweise 20 bis 35 /u beträgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die gleichzeitig aufzuspaltenden Filme Zwei-Komponenten-Filme sind.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß man das Fibrillat zwecks Erzeugung von Stapelfasern einer Streck-Reiß-Behandlung wird.

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