DE2425665B2

DE2425665B2 - Faeden und fasern aus einem gemisch von bitumen und polypropylen oder dessen copolymeren sowie verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2425665B2
Application number: DE19742425665
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl-Chem Dr 6711 Hessheim Muller Tamm Heinz Dipl -Chem Dr 6700 Ludwigshafen Zeitler
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1974-05-28
Filing date: 1974-05-28
Publication date: 1977-08-11
Also published as: DK143351B; FR2273092A1; IT1038349B; SE412259B; DK143351C; NO751802L; DE2425665C3; JPS511717A; SE7505918L; NO144533C; NO144533B; GB1501269A; ATA403775A; DK232675A; IE41061B1; BE829446A; FR2273092B1; IE41061L; US3992341A; AT335593B

Description

Gegenstand der Erfindung sind Fäden und Fasern auf Basis Polypropylen oder dessen Copolymere sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Mischungen aus Polyäthylen bzw. aus dessen Copolymeren mit Bitumen sind bereits aus Chem. Rundschau 45, S. 849 (1969) bekannt. Solche Massen werden für die Herstellung von Folien oder Dichtungsbahnen verwendet. Mischungen aus Polypropylen und Bitumen haben bislang keine Bedeutung erlangt, da mit steigendem Bitumengehalt die Sprödigkeit der so modifizierten Massen zunimmt und dadurch die Festigkeit von daraus hergestellten Formkörpern stark abfällt. Aus der US-PS 7 07 485 (Refensive) sind auch bereits verstreckte Fasern aus einem Gemisch von Bitumen mit 7 bis 25% Polypropylen oder dessen Copolymeren bekannt. Die Ausgangsgemische sind jedoch nicht für Verfahren zum Schmelzspinnen auf üblichen Vorrichtungen geeignet.

Gegenstand der Erfindung sind verstreckte Fäden und Fasern aus einem Gemisch von Bitumen und Polypropylen oder dessen Copolymeren, dadurch gekennzeichnet, daß sie zu 40 bis 70 Gewichtsprozent aus Bitumen mit einem Penetrationswert von 0,1 bis 80 (nach DIN 1995-U 3) und einem Erweichungspunkt von 40 bis 150°C (nach DIN 1995-U 4) bestehen, daß die beiden Komponenten innig miteinander vermischt sind und die Fäden oder Fasern einen Titer von 10 bis 50 den sowie Festigkeiten von 10 bis 60 kp/mm² aufweisen.

Es wurde ferner gefunden, daß man Fäden oder Fasern durch Verspinnen eines Gemisches von Bitumen und Polypropylen oder dessen Copolymeren und Verstrecken der so erhaltenen Fäden oder Fasern, vorteilhaft erhält durch Verspinnen eines Gemisches, das zu 40 bis 70 Gewichtsprozent aus Bitumen mit einem Penetrationswert von 0,1 bis 80 (nach DIN 1995-U 3) und einem Erweichungspunkt von 40 bis 150°C (nach DIN 1995-U 4) besteht, aus der Schmelze bei 160 bis 280° C unter gleichzeitigem Verstrecken im Verhältnis von 1 :1,1 bis 200 und gegebenenfalls

anschließendes Nachverstrecken.

Die neuen Fäden und Fasern haben den Vorteil einer geringen Schrumpfung. Sie lassen sich leicht herstellen aus wohlfeilen Ausgangsstoffen. Ein besonderer Vorteil s ist, daß bei gleicher Festigkeit der Endprodukte gegenüber Polypropylen eine erhöhte Spinngeschwindigkeit erreicht wird.

Die neuen Fäden und Fasern sind insofern bemerkenswert, als nicht zu erwarten war, daß durch Zusatz ίο des an sich spröden Bitumens zum Polypropylen Fäden und Fasern mit ausreichender Festigkeit erhältlich sind. Dies gilt umso mehr, als die ungereckten Fäden keine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen und erst durch das sogenannte Streckspinnen die gtwünschten Eigenschaften erzielt werden.

Als Ausgangsstoff eignet sich Polypropylen aller bekannten Herstellungsverfahren. Geeignete Herstellungsverfahren werden z. B. beschrieben in Kunststoffhandbuch IV Polyolefine R. Vieweg, vorzugsweise wird Polypropylen mit überwiegend isotaktischem Anteil verwendet. Es ist aber auch noch Polypropylen geeignet mit einem ataktischen (heptanlöslichen Anteil) bis zu 40 Gewichtsprozent. Geeignet sind auch Copolymere von Propylen, vorzugsweise mit Äthylen oder Buten-1, Äthylen und Buten-1 sind in solchen bevorzugten Copolymerisaten in Mengen von 1 bis 10, insbesondere 1 bis 5 Molprozent enthalten. Bevorzugte Polymere haben eine Grenzviskosität [η]von 1 bis 10, insbesondere 1 bis 8.

Das verwendete Gemisch aus Bisumen und Polypropylen oder dessen Copolymere enthält 40 bis 70 Gewichtsprozent Bitumen.

Geeignete Bitumensorten sind natürliche Bitumen, wie sogenannte Naturasphalte, insbesondere aber technische Bitumensorten, wie Destillationsbitumen, Hochvakuumbitumen oder geblasene Bitumen, Teere und Peche aller Art. Die verwendeten Bitumensorten haben einen Penetrationswert (DIN 1995-U 3) von 0,1 bis 80, insbesondere 1 bis 10. Ferner haben die verwendeten Bitumensorten einen Erweichungspunkt von 40 bis 15O⁰C, insbesondere 80 bis 120°C (nach DIN 1995-U 4).

Polypropylen oder Copolymerisate des Propylens werden mit Bitumen vermischt. Vorzugsweise erfolgt die Mischung auf üblichen Vorrichtungen, wie Knetern oder Extrudern mit starker Scherwirkung, so daß die beiden Komponenten innig miteinander vermischt werden. Die Vermischung erfolgt in der Regel bei Temperaturen von 160 bis 280° C. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß das Bitumen in Polypropylen oder dessen Copolymeren dispergiert ist, d. h, Bitumen liegt in einer Teilchengröße von 0,01 bis 10 μ, vorzugsweise 0,1 bis 10 μ, vor.

Bei der Herstellung der Mischung können weitere Hilfsmittel, wie Stabilisatoren, z. B. Antioxydantien, Dispergiermittel, wie Polyisobutylen oder Kautschuktypen und Trennmittel, wie Stearinsäure oder Ester davon mit eingearbeitet werden.

Aus der so erzeugten Mischung werden durch Schmelzspinnen Fäden oder Fasern hergestellt. Die Erzeugung der Fäden oder Fasern kann unmittelbar aus der schmelzflüssigen Mischung erfolgen oder nachdem die Mischung abgekühlt, zerkleinert und z.B. im Extruder wieder aufgeschmolzen wurde. Man hält beim Schmelzspinnen Spinntemperaturen von 160 bis 280° C, insbesondere 180 bis 250°C ein. Ein wesentliches Merkmal ist es, daß beim Schmelzspinnen zugleich ein Reckvorgang im Verhältnis 1 :1,1 bis 1 :200. insbeson-

dere 1 :30 bis 1 :60, stattfindet. Gegebenenfalls wird anschließend eine zweite Reckung vorgenommen, wobei man ζ B. ein Reckverhältnis von 1:2 bis 6 einhält. Durch Zuschneiden der so erhaltenen Endlosfaser können Stapelfasern geeigneter Länge hergestellt werden.

Auf diese Weise lassen sich Fäden und Fasern im Bereich von 10 bis 50 den, insbesondere 10 bis 40 den,, herstellen. Solche Fasern haben noch Festigkeiten von 10bis60kp/mm^J.

In diesem Zusammenhang ist es besonders bemerkenswert, daß die Fäden und Fasern erst durch die Reckung die geeigneten Eigenschaften erhalten. Ungereckte Fäden und Fasern aus der genannten Mischung sind brüchig und erscheinen für die technische Verwertung als weniger geeignet.

Fäden und Fasern nach der vorliegenden Erfindung eignen sich zur Herstellung von Geweben, z. B. Grundgeweben für Teppiche oder zur Herstellung von Vliesen für Bodenbeläge oder Isolierzwecke. Ein wesentliches Merkmal der so hergestellten Gewebe ist ihre geringe Schrumpfung gegenüber gleichartigen Geweben aus Polypropylen. Eine solche geringe Schrumpfung hat insbesondere Bedeutung bei der Verwendung von Geweben als Teppichunterlagen und Isolierstoffen für Warmwasserleistungen.

Die Erfindung sei an folgenden Beispielen veranschaulicht. Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile.

Beispiel 1

50 Teile Bitumen mit einer Penetration bei 25° C von 5 und einem Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von 92° C werden mit 50 Teilen Polypropylen, das 18% heptanlösliche Anteile, ein Molekulargewicht einem Schmelzindex von 2,0 entsprechend (Schmelzindex MFJ 230/2, 16 ASTM D 1238-65 T) und eine Dichte von 0,896 g/cm³ nach DIN 53 479 besitzt, in einem Kneter bei I8O°C 5 Minuten gemischt und anschließend in einem Extruder granuliert. Diese Mischung wird über

einen Spinnkopf bei 200⁰C mit einer Austrittsgeschwindigkeit von 6 m pro Minute aus der Schmelze versponnen und der entstehende Strang mit einer Geschwindigkeit von 300 m pro Minute aufgewickelt. Nach einem weiteren Verstrecken im Verhältnis

ίο 1 :3,5 bei Raumtemperatur haben die Fasern einen Titer von 17 den und eine Festigkeit von 22 kp/mm². Bei einem Schrumpftest (10 Minuten in Wasser kochen) zeigt sich eine Längenänderung von 1%. Reines Polypropylen in gleicher Weise verarbeitet zeigt einen Schrumpf von 18%.

Beispiel 2

70 Teile Bitumen mit einer Penetration bei 25° C von 4 und einem Erweichungspunkt von 95°C werden mit 30

Teilen Polypropylen, mit Eigenschaften wie in Beispiel 1 beschrieben, bei 180° C 5 Minuten gemischt und anschließend granuliert. Diese Mischung wird über einen Spinnkopf aus der Schmelze bei 190⁰C mit einer Austrittsgeschwindigkeit von 10 m pro Minute extru-

diert und der entstehende Strang mit einer Geschwindigkeit von 600 m pro Minute aufgewickelt. Eine Nachreckung im Verhältnis 1 :4 bei Raumtemperatur erbrachte Fasern mit einem Titer von 12 den mit einer Festigkeit von 15 kp/mm².

Das gleiche Material ohne Verstreckung ist völlig spröde. Formkörper daraus oder die unverstreckten Stränge können von Hand gebrochen werden.

Die aus den Beispielen erhaltenen Fasern können in üblicher Weise zu Vliesen verarbeitet und z. B. als Unterlage für Teppiche verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verstreckte Fäden und Fasern aus einem Gemisch von Bitumen und Polypropylen oder dessen Copolymeren, dadurch gekennzeichnet, daß sie zu 40 bis 70 Gew.% aus Bitumen mit einem Penetrationswert von 0,1 bis 80 (nach DIN 1995-U 3) und einem Erweichungspunkt von 40 bis 150°C(nach DIN 1995-U 4) bestehen,daß die beiden Komponenten innig miteinander vermischt sind und die Fäden oder Fasern einen Titer von 10 bis 50 den sowie Festigkeiten von 10 bis 60 kp/mm²aufweisen.

2. Verfahren zur Herstellung von Fäden oder Fasern durch Verspinnen eines Gemisches von Bitumen und Polypropylen oder dessen Copolymeren und Verstrecken der so erhaltenen Fäden oder Fasern, gekennzeichnet durch Verspinnen eines Gemisches, das zu 40 bis 70 Gew.% aus Bitumen mit einem Peneirationswert von 0,1 bis 80 (nach DiN 1995-U 3) und einem Erweichungspunkt von 40 bis 150⁰C (nach DIN 1995-U 4) besteht, aus der Schmelze bei 160 bis 28O⁰C unter gleichzeitigem Verstrecken im Verhältnis von 1 :1,1 bis 200 und gegebenenfalls anschließendes Nachverstrecken.