DE69815993T2 - Process for the production and control of heat-connectable core-sheath polyolefin fibers and nonwovens made from them - Google Patents
Process for the production and control of heat-connectable core-sheath polyolefin fibers and nonwovens made from them Download PDFInfo
- Publication number
- DE69815993T2 DE69815993T2 DE69815993T DE69815993T DE69815993T2 DE 69815993 T2 DE69815993 T2 DE 69815993T2 DE 69815993 T DE69815993 T DE 69815993T DE 69815993 T DE69815993 T DE 69815993T DE 69815993 T2 DE69815993 T2 DE 69815993T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- polymer
- oxidation
- filament
- nozzle
- quenching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
- D04H3/005—Synthetic yarns or filaments
- D04H3/007—Addition polymers
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
- D04H1/541—Composite fibres, e.g. sheath-core, sea-island or side-by-side; Mixed fibres
- D04H1/5412—Composite fibres, e.g. sheath-core, sea-island or side-by-side; Mixed fibres sheath-core
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
- D01D10/02—Heat treatment
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D01F6/04—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D01F6/04—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins
- D01F6/06—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins from polypropylene
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
- D04H1/4282—Addition polymers
- D04H1/4291—Olefin series
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
- D04H1/4382—Stretched reticular film fibres; Composite fibres; Mixed fibres; Ultrafine fibres; Fibres for artificial leather
- D04H1/43825—Composite fibres
- D04H1/43828—Composite fibres sheath-core
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
- D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
- D04H3/16—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic filaments produced in association with filament formation, e.g. immediately following extrusion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Multicomponent Fibers (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Description
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellungsbedingungen von Mantel-Kern-Polyolefinfasern sowohl zu verbessern und zu regeln als auch zu überwachen, so daß die Produktfasern physikalische Eigenschaften erhalten. Ein zweites Ziel der Neuerung besteht darin, aus diesen Polyolefinfasern Vliese mit verbesserten Festigkeits- und Weichheitseigenschaften herzustellen.A first goal of the present Invention is the manufacturing conditions of sheath-core polyolefin fibers to both improve and regulate as well as monitor so that the product fibers maintain physical properties. A second goal of the innovation consists of these polyolefin fibers with improved nonwovens Establish strength and softness properties.
Das neuerungsgemäße Herstellungs- und Regelungsverfahren beruht auf einer erheblichen Verbesserung und Regelung des Polymermolekülkettendegratationsprozesses nach einer autogenen Oxidation der Oberflächenschicht der Spinnfasern im geschmolzenen Zustand. Das Verfahren wird insbesondere bei Schmelzspinnanlagen hoher Leistung mit einem kurzen Kühlsystem angewandt.The new manufacturing and control process is based on a considerable improvement and regulation of the polymer molecule chain degration process after an autogenous oxidation of the surface layer of the staple fibers in the molten state. The process is particularly used in melt spinning plants high performance with a short cooling system applied.
Das Ziel der Erfindung ist mithin ein Verfahren zur Regelung der oxidativen Degradation der Molekülketten in den Oberflächenbereichen geschmolzener Polymerfilamente, das bei einem Polyolefin anwendbar ist, insbesonde re einem Prolypropylen-Kurzspinnsystem zur Herstellung von Filamenten, bei dem das stabilisierte Polymer extrudiert und schmelzgesponnen und die geformten Spinnfilamente oxidiert und abgeschreckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
- – die Oxidation des geschmolzenen Spinnfilaments als gezielte Oxidation ausgeführt wird, bei der ein oxidierendes Gas aus einer von der Abschreckdüse getrennt angeordneten Oxidationsdüse auf das Filamentbündel gerichtet wird,
- – unter unveränderten Spinnbedingungen eine Gleichung von der Form MFI = c1v02 – c2vi + c3 als Regelungsgleichung bei der gezielten Oxidation zur Bestimmung des Pegels der oxidativen Degradation benutzt wird, wobei in der Gleichung MFI der Schmelzindexwert des Polymers ist, der durch den Wert für die Spinnschmelzeviskosität ersetzt werden kann, der einer niedrigen Scherrate entspricht, v02 die Geschwindigkeit des Oxidationsgases multipliziert mit dem Sauerstoffpartialdruck ist, das heißt der Partialdruckgeschwindigkeit, vi die Geschwindigkeit des Abschreckgases ist, und c1, c2 und c3 experimentell ermittelte polymer- und prozeßspezifische Konstanten sind, wobei die Sauerstoffpartialdruckgeschwindigkeit, zusätzlich zur Regelung der Molekülkettendegradation des Polymeroberflächenbereichs des Filaments, auch zur Regelung der Größe der Dispersion der Molekülmassenverteilung benutzt wird.
- The oxidation of the molten spun filament is carried out as a targeted oxidation, in which an oxidizing gas is directed onto the filament bundle from an oxidation nozzle which is separate from the quenching nozzle,
- - under unchanged spinning conditions, an equation of the form MFI = c 1 v 02 - c 2 v i + c 3 is used as the control equation for the targeted oxidation to determine the level of oxidative degradation, the MFI equation being the melt index value of the polymer, which can be replaced by the spinning melt viscosity value which corresponds to a low shear rate, v 02 is the velocity of the oxidizing gas multiplied by the oxygen partial pressure, i.e. the partial pressure velocity, v i is the velocity of the quenching gas, and c 1 , c 2 and c 3 are experimentally determined polymer- and process-specific constants, whereby the oxygen partial pressure velocity is used, in addition to regulating the molecular chain degradation of the polymer surface area of the filament, also to regulate the size of the dispersion of the molecular weight distribution.
In obiger Gleichung ist die Konstante c1 eine Funktion der Position der Oxidationsdüse sowohl in bezug auf die Spinndüse als auch das Filamentbündel, der Abmessungen und der Temperatur des Oxidationsgasstrahls, der Spinnverformung des geschmolzenen Filaments; die Konstante c2 eine Funktion der Position der Abschreckgasdüse, der Abmessungen, der Zusammensetzung und der Temperatur des Abschreckgasstrahls; die Konstante c3 eine Funktion des Pegels der oxidativen Degradation des Filaments, der durch die Abschreckgasphase bewirkt wird, des Düsendurchmessers, der Spinntemperatur, der Molekulargewichtsverteilung der Polymermatrix und des Pegels und der Art des additiven Zusatzes.In the above equation, the constant c 1 is a function of the position of the oxidation nozzle with respect to both the spinneret and the filament bundle, the dimensions and the temperature of the oxidizing gas jet, the spinning deformation of the molten filament; the constant c 2 is a function of the position of the quench gas nozzle, the dimensions, the composition and the temperature of the quench gas jet; the constant c 3 is a function of the level of oxidative degradation of the filament caused by the quench gas phase, the nozzle diameter, the spinning temperature, the molecular weight distribution of the polymer matrix and the level and the type of additive addition.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere durch die abhängigen Ansprüche 2 bis 16 definiert.The present invention is particular through the dependent Expectations 2 to 16 defined.
Vorzugsweise wird dem Ausgangspolyolefin ein kurzkettiges Polyolefin des gleichen Polymertyps, insbesondere Polypropylen, zugesetzt, insbesondere Polypropylen mit einem Schmelzindex im Bereich von 350 bis 800 und Molekülmassenverteilungen im Bereich von Mw = 125 000-95 000, Mn = 35 000–20 000 und D = 3,5–5,0, wobei die zugesetzte Menge vorzugsweise 15 Gewichtsprozent des zugeführten Polymers beträgt.A short-chain polyolefin of the same polymer type, in particular polypropylene, is preferably added to the starting polyolefin, in particular polypropylene with a melt index in the range from 350 to 800 and molecular weight distributions in the range from M w = 125,000-95,000, M n = 35,000-20,000 and D = 3.5-5.0, the amount added preferably being 15 percent by weight of the polymer fed.
Vorzugsweise wird ferner zusätzlich zu der herkömmlichen Regelung der Temperatur und Geschwindigkeit der Abschreckgasphase die Molekülkettendegradation, die während der Abschreckung des geschmolzenen Polymerfilaments auftritt, durch Regelung des Sauerstoffpartialdrucks der Abschreckgasphase geregelt.Preferably, in addition to the conventional Regulation of the temperature and speed of the quenching gas phase the molecular chain degradation, the while quenching of the molten polymer filament occurs Regulation of the oxygen partial pressure of the quenching gas phase is regulated.
Erfindungsgemäß kann die thermische Molekülkettendegradation des geschmolzenen Polyolefins im Extruder durch Regelung der Schmelztemperatur und Extrusionsverzögerungszeit geregelt werden, insbesondere so, daß das Polyolefin in einem Temperaturbereich von 250 bis 290°C extrudiert wird, wobei die Verzögerungszeit der Spinnschmelze im Extruder und den Kanälen 5 bis 15 Minuten beträgt.According to the invention, the thermal molecular chain degradation of the molten polyolefin in the extruder by regulating the melting temperature and extrusion delay time be regulated, especially so that the polyolefin in a temperature range from 250 to 290 ° C is extruded with the delay time the spinning melt in the extruder and the channels is 5 to 15 minutes.
Bei dem Verfahren hat das dem Extruder zugeführte Polymer einen Schmelzindex von vorzugsweise 1,5 bis 15, und die Werte für die Molekülmassenverteilungen liegen im Bereich von Mw = 500 000–240 000, Mn = 65 000-50 000 und D = 7,0–5,0.In the process, the polymer fed to the extruder has a melt index of preferably 1.5 to 15, and the values for the molecular weight distributions are in the range from M w = 500,000-240,000, M n = 65,000-50,000 and D = 7 , 0-5.0.
Das geschmolzene Filament wird vorzugsweise unter Bedingungen abgeschreckt, bei denen das Volumen, die Geschwindigkeit und die Temperatur des Abschreckgases jeweils im Bereich von 400 bis 1100 Nm3/h, 20–60 m/s und 25 ± 5°C liegen und die zugeführte Polymermenge 20 –40 kg/h pro Düsenplatte beträgt.The molten filament is preferably quenched under conditions where the volume, velocity and temperature of the quench gas are each in the range of 400 to 1100 Nm 3 / h, 20-60 m / s and 25 ± 5 ° C and the amount of polymer supplied Is 20-40 kg / h per nozzle plate.
Bei einer Ausführungsform wird ein an Luft und freiem Sauerstoff armes Gas, zum Beispiel ein Verbrennungsgasgemisch, als Abschreckgas benutzt, wobei der Sauerstoffpartialdruck im Bereich von 0,01–0,21 bar liegt.In one embodiment, one is in air and free oxygen-poor gas, for example a combustion gas mixture, used as a quenching gas, the oxygen partial pressure in the range from 0.01-0.21 bar lies.
Bei dem Verfahren wird Vorzugsweise ein Produktfilament erzielt, das nach dem Abschrecken einen Schmelzindex und Molekülmassenwerte im Bereich von 25–50 und Mw = 185 000–200 000, Mn = 40 000–500 000 aufweist.In the process, a product filament is preferably obtained which, after quenching, has a melt index and molecular weight values in the range from 25-50 and M w = 185,000-200,000, M n = 40,000-500,000.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform betragen die Menge, die Geschwindigkeit, die Temperatur und der Sauerstoffpartialdruck des Oxidationsgases, das der Oxidationsdüse zugeführt wird, jeweils 0,01 bis 0,8 Nm3/h, 0,1–48 m/s, 25–60°C und 0,21–0,98 bar. Die Konstante c1 für die Sauerstoffpartialdruckgeschwindigkeit in der Regelungsgleichung wird im Bereich von c1 = (–0,2) – (+2,0) gehalten.In a further preferred embodiment, the amount, the speed, the temperature and the partial pressure of oxygen of the oxidizing gas which is fed to the oxidizing nozzle are each 0.01 to 0.8 Nm 3 / h, 0.1-48 m / s, 25- 60 ° C and 0.21-0.98 bar. The constant c 1 for the oxygen partial pressure velocity in the control equation is kept in the range from c 1 = (–0.2) - (+2.0).
Vorzugsweise werden die Menge und Geschwindigkeit des Abschreckgases so geregelt, daß die im Erstarrungspunkt auf das Schmelzfilament ausgeübte Zugspannung unter einem Wert von etwa 30 mN/m2 liegt, so daß, in Abhängigkeit von den Spinndüsendurchmessern (0,70 – 0,25 mm) bei einer Düsenplattenkapazität von 30–32 kg/h und einer Spinnschmelztemperatur von 285–290°C die Menge und Geschwindigkeit (25°C) des Abschreckgases 350–750 Nm3/h und 20–45 m/s betragen und bei anderen Spinnbedingungen relativ zu diesen Werten sind und die Konstante c2 der Regelungsgleichung sich im Bereich von c2 = 0–3 ändert. Der Wert der Konstanten c3 ist in der Regel ≥ 5.The quantity and speed of the quenching gas are preferably regulated such that the tensile stress exerted on the melt filament at the solidification point is below a value of approximately 30 mN / m 2 , so that, depending on the spinneret diameters (0.70-0.25 mm) at a die plate capacity of 30-32 kg / h and a spinning melt temperature of 285-290 ° C, the quantity and speed (25 ° C) of the quenching gas are 350-750 Nm 3 / h and 20-45 m / s and relative in other spinning conditions to these values and the constant c 2 of the control equation changes in the range from c 2 = 0–3. The value of the constant c 3 is usually ≥ 5.
Vorzugsweise ist bei einer Ausführungsform dafür gesorgt, daß zur Herstellung von Schichten mit gewünschter Dicke an der Oberfläche eines Spinnfilaments mit sehr niedrigem Molekulargewicht und einem entsprechend sehr niedrigen Schmelzpunkt das Zahlenmittel der Molekülmassenwerte des Filamentpolymers um höchstens 30 verringert und seine Dispersionswerte um höchstens 40 erhöht werden, und zwar gegenüber den früheren Werten vor der Düsenoxidation, durch Anwendung einer Sauerstoffpartialdruckgeschwindigkeit im Oxidationsgas und gleichzeitig eines entsprechenden Sauerstoffpartialdrucks im Bereich von 0,1–25 m/s und 40–100 Vol% O2 und gleichzeitiger Verhinderung, durch Regelung der Geschwindigkeit der Abschreckluft, einer Zunahme der Maximalwerte der Filamentzugspannung über 30 mN/m2 hinaus.In one embodiment, provision is preferably made for the number-average molecular weight values of the filament polymer to be reduced by a maximum of 30 and its dispersion values to be increased by a maximum of 40 to produce layers of the desired thickness on the surface of a spun filament with a very low molecular weight and a correspondingly very low melting point. compared to the previous values before the nozzle oxidation, by using an oxygen partial pressure velocity in the oxidizing gas and at the same time a corresponding oxygen partial pressure in the range of 0.1-25 m / s and 40-100 vol% O 2 and at the same time preventing it, by regulating the velocity of the quenching air , an increase in the maximum values of the filament tension beyond 30 mN / m2.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ferner dafür gesorgt, daß die Oxidationsdüse für die Filamente in die Position α = 5–20°, x = 60 ± 5 mm und y = 25 ± 5 mm eingestellt wird, wobei α der Winkel zwischen der Mittelebene des Oxidationsgasstroms und der Spinndüsenebene und x und y die Abstände der Mittellinie der freien Öffnungsfläche der Oxidationsdüse von der vertikalen Mittelebene des Polymerstrahls (x) und der Spinndüsenebene (y) sind, und daß die Oxidationsdüse für die Filamente in die Position α = 5–20°, x= 60 ± 5 mm und y = 25 ± 5 mm eingestellt wird, wobei α der Winkel zwischen der Mittelebene des Oxidationsgasstroms und der Spinndüsenebene und x und y die Abstände der Mittellinie der freien Öffnungsfläche der Oxidationsdüse von der vertikalen Mittelebene des Polymerstrahls (x) und der Spinndüsenebene (y) sind.In the method according to the invention is also for it worried that the oxidation nozzle for the Filaments in position α = 5-20 °, x = 60 ± 5 mm and y = 25 ± 5 mm is set, where α is the Angle between the center plane of the oxidizing gas stream and the Spinnerets level and x and y the distances the center line of the free opening area of the oxidation nozzle from the vertical center plane of the polymer jet (x) and the spinneret plane (y), and that the oxidation nozzle for the Filaments in position α = 5-20 °, x = 60 ± 5 mm and y = 25 ± 5 mm is set, where α is the Angle between the center plane of the oxidizing gas stream and the Spinnerets level and x and y the distances the center line of the free opening area of the oxidation nozzle from the vertical center plane of the polymer jet (x) and the spinneret plane (y) are.
Wenn ferner mit der Oxidationsdüse in der Position α = 2 ± 1°, x = 32 ± 5 mm und y = 2 ± 1 mm in unmittelbarer Nähe der Ebene der Spinndüsenoberfläche oxidiert wird, wird die Spinndüse innen erwärmt, wobei beispielsweise die Wirkung einer Düsenplatte mit einer Gewichtseinheit von 0,25 kW/kg genutzt wird, um eine Abkühlung der Düse zu verhindern.If further with the oxidation nozzle in the Position α = 2 ± 1 °, x = 32 ± 5 mm and y = 2 ± 1 mm in the immediate vicinity oxidized at the level of the spinneret surface becomes the spinneret heated inside, where, for example, the effect of a nozzle plate with a unit weight of 0.25 kW / kg is used to prevent the nozzle from cooling.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Regelung der oxidativen Degradation von Molekülketten in den Oberflächenbereichen einer geschmolzenen Polymerfilamentoberfläche aus Polyolefin, insbesondere Polypropylen, bei einem Filamentherstellungsverfahren, mit einer Schmelzeinrichtung mit Spinndüsen und Mitteln, insbesondere einer Abschreckdüse, zum Abschrecken der Polymerfilamente, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mittel zum Oxidieren der Polymerfilamente, insbesondere eine Oxidationsdüse, die von den Abschreckmitteln getrennt angeordnet ist, aufweist.The invention further relates to a Device for regulating the oxidative degradation of molecular chains in the surface areas a molten polymer filament surface made of polyolefin, in particular Polypropylene, in a filament manufacturing process, with a Melting device with spinnerets and Means, in particular a quenching nozzle, for quenching the polymer filaments, characterized in that the Device for oxidizing the polymer filaments, in particular an oxidation nozzle that is arranged separately from the quenching means.
Die Erfindung betrifft ferner die abhängigen Ansprüche 18 bis 21.The invention further relates to the dependent Expectations 18 to 21
Vorzugsweise beträgt die Größe der freien Öffnungen der Abschreckdüse und der Oxidationsdüse entsprechend (10–20) × 480 mm und (0,5–1,5) × 460 mm, d. h. daß das Verhältnis ihrer Oberflächenbereiche 7–42 beträgt.The size of the free openings is preferably the quenching nozzle and the oxidation nozzle corresponding to (10-20) × 480 mm and (0.5-1.5) x 460 mm, d. H. that this relationship their surface areas Is 7-42.
Die Erfindung betrifft ferner die Anwendung des Verfahrens zur Regelung der Temperaturen und Verbindungsfestigkeiten in einem Verfahren zur Wärmeverbindung von Fasern, die nach dem erwähnten Verfahren hergestellt wurden, insbesondere des Schmelzpunkts und der Schmelzmenge der Partialschmelzen, die aus der Filamentoberfläche beim Wärmeverbinden gebildet wurden, sowie der Qualitätseigenschaften von aus den Fasern hergestellten Stoffen.The invention further relates to the Application of the procedure for the regulation of the temperatures and connection strengths in a process for heat connection of fibers after the mentioned Processes have been made, especially the melting point and the melting amount of the partial melts, which from the filament surface at heat bonding were formed, as well as the quality characteristics of the Fabrics made of fibers.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Regelung der Wärmeverbindung von Mantel-Kern-Fasern, die durch Degradation der Moleküle in einer Filamentoberflächenschicht auf der Basis einer gesteuerten autogenen Oxidation von im geschmolzenen Zustand gesponnenen Filamenten aus Polyolefin, insbesondere Polypropylen, hergestellt wurden, dadurch gekennzeichnet, daß
- a. die warm zu verbindenden Fasern nach dem erfindungsgemäßen Regelungsverfahren so hergestellt werden, daß sich Fasern mit der gewünschten Oberflächenschichtstruktur und geschmolzenen Flächen ergeben, die sowohl durch den Schmelzindex als auch den Grad der Oberflächendegradation, die durch die Molekülmassenwerte angezeigt werden, bestimmt sind und
- b. die Wärmeverbindung unter Anwendung polymerspezifischer Regelungsgleichungen geregelt wird, die die Festigkeitswerte der Produktstoffe simulieren, wobei die Gleichungen für die Zugfestigkeit und die Dehnung folgende sind: σ(∈) = c01 × [MFI/(MFI)o]n ( o1 ) × T2 × exp(–E01/RT) die gemeinsame Umhüllungsgleichung nach Erreichen der maximalen Werte für die Festigkeiten die folgende ist: σ(∈) = c02 × T2 × exp(+E02/RT) und
- c. das Verhältnis zwischen der Zugfestigkeit und der Dehnung des Produktstoffes durch die nachstehende polymerspezifische Regelungsgleichung für die Verbindung geregelt wird: σII/∈II = c03 × [MFI/(MFI)o]n ( o3 ) × exp(–E03/RT).
- a. the fibers to be hot-bonded are produced according to the control method according to the invention in such a way that fibers with the desired surface layer structure and melted surfaces result, which are determined both by the melt index and the degree of surface degradation, which are indicated by the molecular weight values, and
- b. the heat connection is controlled using polymer-specific control equations that simulate the strength values of the product materials, the equations for the tensile strength and the elongation being as follows: σ (∈) = c 01 × [MFI / (MFI) o ] n ( o1 ) × T 2 × exp (–E 01 / RT) the common envelope equation after reaching the maximum strength values is the following: σ (∈) = c 02 × T 2 × exp (+ E 02 / RT) and
- c. the relationship between the tensile strength and the elongation of the product is regulated by the following polymer-specific control equation for the connection: σ II / ∈ II = c 03 × [MFI / (MFI) o ] n ( o3 ) × exp (-E 03 / RT).
Beispielsweise können bei einem solchen Verfahren
- a. aus einem Ausgangspolymer mit Mw = 255 000, Mn = 49 250, Mv = 209 000 und D = 5,15 eine Faserserie hergestellt werden, bei der das Schmelzindexverhältnis bei 2–4,5 liegt,
- b. aus diesen Fasern wärmeverbundene
Produktstoffe (etwa 22 g/m2) mit den folgenden
Faktoren in den Regelungsgleichungen zum Verbinden entsprechend
den Festigkeitswerten und ihrem Verhältnis (σII, σII/∈II) hergestellt werden: c01 =
5,442 × 1019, n01 = 1,811,
E01
47180 ; c02 = 2, 377 × 10–10, E02 = 11920; c03 = 3, 235 × 106, n03 = –0,794 und E03 = 12390, wobei die Regelgleichungen, die den Querfestigkeitswerten entsprechen, aus diesen entsprechenden Parametern gebildet sind, und - c. die erwähnten Stoffe unterschiedliche maximale Festigkeitswerte haben, wenn die nachstehenden Schmelzindizes benutzt werden: MFI = 1,98 und 2, 90; Δ∈II = 105%; Δ∈⊥ = 73%; ΔT = 4,5°C MFI = 1,98 und 4, 07; ΔσII = 8%; Δσ⊥ = 39%; ΔT = 11,1°C.
- a. from a starting polymer with M w = 255,000, M n = 49,250, M v = 209,000 and D = 5.15 a fiber series is produced in which the melt index ratio is 2-4.5,
- b. Heat-bonded product materials (approx. 22 g / m 2 ) can be produced from these fibers with the following factors in the control equations for joining in accordance with the strength values and their ratio (σ II , σ II / ∈ II ): c 01 = 5.442 × 10 19 , n 01 = 1.811, E 01
47180 ; c 02 = 2, 377 x 10 -10 , E 02 = 11920; c 03 = 3, 235 × 10 6 , n 03 = -0.794 and E 03 = 12390, the control equations corresponding to the transverse strength values being formed from these corresponding parameters, and - c. the substances mentioned have different maximum strength values if the following melt indices are used: MFI = 1.98 and 2.90; Δ∈ II = 105%; Δ∈ ⊥ = 73%; ΔT = 4.5 ° C MFI = 1.98 and 4.07; Δσ II = 8%; Δσ ⊥ = 39%; ΔT = 11.1 ° C.
Das neue Regelungsverfahren ist mithin eine Kombination mehrerer Teilverfahren und beruht auf einer großen Anzahl von Messungen und Beobachtungen. Das Regelungsverfahren ist in einen Hauptteil und in einen Nebenteil unterteilt. Der eine Teil ist auf den geschmolzenen Zustand, die Steuerung der Oxidation des Polymers und der andere Teil, wenn erforderlich, auf die Steuerung und Änderung, vor der Spinnoxidation, der Polymermolekulargewichtsverteilung gerichtet, unter anderem in radialer Richtung des Düsenfilaments, durch Vermischung, vor dem erreichen der Spinndüse, mit einem sehr kurzkettigen Homopolymer der gleichen Polymerqualität. Charakteristische Merkmale des neuen Verfahrens sind u. a.:
- – Bei einem Kurzspinnsystem beträgt der Kühlungs- oder Abschreckabstand des geschmolzenen Polymerfilaments, das aus der Spinndüse austritt, etwa 25 mm (bei einem Langspinnsystem etwa 1500 mm). Bei diesem kurzen Abstand und während einiger Millisekunden wird das Filament beim Spinnen mit einem Düsendurchmesser (von 0,25 –0,8 mm) auf nahezu den endgültigen Faserdurchmesser (15–30 μm) gezogen (Kaltziehverhältnis: 150–1600), d. h. seine volumetrische und Oberflächenverformung und entsprechende Geschwindigkeitsänderungen sind sehr groß. Gleichzeitig mit diesen dynamischen Filamentverformungen nimmt die Filamenttemperatur ab (bei Polypropylen 150–200°C), das Polymer härtet aus und seine Kristallisation setzt ein.
- – Um hochqualitative feine Fasern zu garantieren, strebt das neue Verfahren ein niedriges Spinnverhältnis an, d. h. gleichzeitig mit der Anwendung eines kleinen Spinndüsendurchmessers. Infolgedessen muß die Anzahl der Düsen in der Spinnvorrichtung erhöht werden, um eine hinreichende Produktionskapazität zu erzielen, wodurch die gesteuerte homogene Oxidation und Abschrekkung des Faserbündels in dem sehr kurzen Abstand technisch schwierig wird.
- – Bei dem neuen Verfahren werden die Größe der dynamischen Verformungsoberfläche des Filaments und die Änderung darin als Funktion des Abstands und der Zeit gemessen, um dem geschmolzenen Filament den für die oxidative Oberflächendegradation erforderlichen Sauerstoff in der richtigen Menge, Temperatur und am richtigen Ort zuzuführen. Bei der Verformungsmessung müssen auch die dem Filament erteilte Zugfestigkeit und die entsprechenden Orientierungsänderungen in den Molekülketten des geschmolzenen Filamentpolymers (nach der Post-Düsen-Kettendisorientierung, die durch die Relaxation der Scherkräfte bewirkt wird) ebenso wie die Auswirkungen der Zuführung des Sauerstoffs auf sowohl die Verformungsoberflächen als auch die Filamentspannung berücksichtigt werden.
- – Auf der Basis der durchgeführten Prüfungen ist zu schließen, daß die Sauerstoffdiffusion in die Filamentoberfläche und Matrix bei der Degradation der Molekülketten geschwindigkeitskontrolliert ist, weil die Oxidation thermischer Radikale bei der Schmelztemperatur äußerst rasch erfolgt und ferner die Degradation der erzeugten Oxidationsprodukte (u. a. Hydraperoxide) in einem weiten Temperaturbereich erfolgt, weshalb keine dieser Reaktionen primär insgesamt geschwindigkeitskontrolliert ist.
- - In a short spinning system, the cooling or quenching distance of the molten polymer filament that emerges from the spinneret is approximately 25 mm (in the case of a long spinning system approximately 1500 mm). At this short distance and for a few milliseconds, the filament is drawn with a nozzle diameter (from 0.25-0.8 mm) to almost the final fiber diameter (15-30 µm) (cold drawing ratio: 150-1600), ie its volumetric and surface deformation and corresponding changes in speed are very large. At the same time as these dynamic filament deformations, the filament temperature decreases (150–200 ° C for polypropylene), the polymer hardens and its crystallization begins.
- - In order to guarantee high quality fine fibers, the new process aims at a low spinning ratio, ie at the same time as the use of a small spinneret diameter. As a result, the number of nozzles in the spinning device must be increased in order to achieve a sufficient production capacity, which makes the controlled homogeneous oxidation and quenching of the fiber bundle in the very short distance technically difficult.
- The new method measures the size of the dynamic deformation surface of the filament and the change therein as a function of distance and time in order to supply the molten filament with the right amount, temperature and place of the oxygen required for oxidative surface degradation. When measuring the deformation, the tensile strength imparted to the filament and the corresponding changes in orientation in the molecular chains of the molten filament polymer (after the post-nozzle chain disorientation caused by the relaxation of the shear forces) as well as the effects of the supply of oxygen on both the deformation surfaces must also be taken into account as well as the filament tension are taken into account.
- - On the basis of the tests carried out, it can be concluded that the oxygen diffusion into the filament surface and matrix is speed-controlled during the degradation of the molecular chains, because the oxidation of thermal radicals takes place extremely quickly at the melting temperature and furthermore the degradation of the oxidation products (including hydraperoxides) generated in takes place over a wide temperature range, which is why none of these reactions is primarily overall speed-controlled.
Aufgrund der Verformungsmessungen muß die Oxidation des Filaments stets angestrebt werden: Zu Beginn des Bereiches der größten Verformung, in dem der Filamentoxidationsbereich am größten ist, die Filamentzugspannung am niedrigsten, die Abnahme der Filamenttemperatur so klein wie möglich, die Verformungsverzögerungszeit am längsten und die Polymerdoppelbrechung und entsprechend die Molekülkettenorientierung am geringsten ist.
- – Wegen dieses sehr kurzen Abschreckabstands und der kleinen erforderlichen Sauerstoffmenge wird für die Oxidation eine separate Oxidationsdüse benutzt, deren Position eingestellt werden kann und die in der Nähe der Spinndüse unmittelbar über der Abschreckdüse angeordnet ist, wobei die Oxidationsdüse eine Düsenöffnung mit einem sehr kleinen freien Oberflächenbereich hat. Die separate Oxidationsdüse ermöglicht eine gezielte Oxidation, die auf das Filamentbündel gerichtet ist, das aus der Spinndüse austritt. Dabei wird das Oxidationsgas in der richtigen Menge, mit der Richtigen Temperatur und an der richtigen Stelle ausgestoßen und, wenn erforderlich, durch die Abschreckzone hindurch, ohne daß die Gase in höherem Maße vermischt sind, um das Oxidationsgas zu erwärmen oder zu kühlen, um die mit Sauerstoff angereicherte Luft wirtschaftlich zu nutzen, den Sauerstoffkonzentrationsgradienten zu erhöhen und damit den Sauerstoffdiffusionsstrom in der Gasphase und den Filamentoberflächenteil, um die Qualität der Oxidationsprodukte zu steuern, die Wärme zwischen den endothermen Verdampfungsreaktionen und den exothermen Oxidationsreaktionen vollständig auszunutzen und die Oberflächenverformungsänderungen mittels der Sauerstoffkonzentration zu regeln.
- - Because of this very short quenching distance and the small amount of oxygen required, a separate oxidation nozzle is used for the oxidation, the position of which can be adjusted and which is arranged in the vicinity of the spinneret immediately above the quenching nozzle, the oxidation nozzle being a nozzle opening with a very small free surface area Has. The separate oxidation nozzle enables targeted oxidation, which is aimed at the filament bundle that emerges from the spinneret. The oxidizing gas is expelled in the right amount, at the right temperature and in the right place and, if necessary, through the quenching zone without the gases in higher amounts Dimensions are mixed to heat or cool the oxidizing gas, to use the oxygen-enriched air economically, to increase the oxygen concentration gradient and thus the oxygen diffusion flow in the gas phase and the filament surface part to control the quality of the oxidation products, the heat between the to fully utilize endothermic evaporation reactions and the exothermic oxidation reactions and to regulate the surface deformation changes by means of the oxygen concentration.
Der Winkel der Richtung der Oxidationsdüse relativ zur Oberfläche der Spinndüse sowie ihre Abstände von der Düsenoberfläche und dem Filamentbündel sind zur Ausführung des Oxidationsverfahrens wesentlich. Wenn die Oxidationsdüse auf der einen oder beiden Seiten (um die eine oder beide Seiten des Filamentbündels zu oxidieren) in unmittelbarer Nähe der Spinndüsenoberfläche angeordnet wird, ist es möglich, daß der Oxidationsgasstrom die Düsenoberfläche übermäßig kühlt. In diesem Fall wird die Düse, wenn es infolge der Polymerkonden sation erforderlich ist, mit einem elektrischen Widerstand mit geringer Leistung versehen und beheizt, um die Düsenoberfläche auf einer Temperatur zu halten, die der der Spinnschmelze entspricht.
- – Wenn das Maß der oxidativen Degradation anhand des Schmelzindex des Filaments gemessen wird, hat die Regelgleichung für die Filamentschmelzoxidation die Form MFI = c1v02 – c2vi + c3, wobei v02 die Partialdruckgeschwindigkeit des Sauerstoffs ist, d. h. die Geschwindigkeit des Oxidationsgases multipliziert mit seinem Sauerstoffpartialdruck, vi die Geschwindigkeit der Abschreckluft und c1, c2 und c3 polymerspezifische Konstanten sind (bei konstanten Spinnbedingungen). Eine Zunahme der Geschwindigkeit des Abschreckgases verringert und eine Zunahme der Sauerstoffpartialdruckgeschwindigkeit erhöht das Maß der Degradation. Der Wert der Konstanten c1 wird hauptsächlich durch die Position der Oxidationsdüse und die Abmessungen des Oxidationsgasstroms bestimmt, und die Konstante c2 durch die Position der Abschreckdüse und die Abmessungen des Abschreckgasstroms, die Gastemperaturen usw. Die Konstante c3 ist eine Funktion des Maßes der Oxidationsdegradation durch das Abschreckgas, des Düsendurchmessers, der Spinntemperatur usw.
- - If the degree of oxidative degradation is measured on the basis of the melt index of the filament, the control equation for the filament melt oxidation has the form MFI = c 1 v 02 - c 2 v i + c 3 , where v 02 is the partial pressure velocity of the oxygen, ie the velocity of the oxidizing gas multiplied by its oxygen partial pressure, v i is the velocity of the quenching air and c 1 , c 2 and c 3 are polymer-specific constants (at constant spinning conditions). An increase in the quench gas velocity decreases and an increase in the oxygen partial pressure velocity increases the degree of degradation. The value of the constant c 1 is mainly determined by the position of the oxidation nozzle and the dimensions of the oxidizing gas flow, and the constant c 2 by the position of the quenching nozzle and the dimensions of the quenching gas flow, the gas temperatures etc. The constant c 3 is a function of the measure of Oxidation degradation due to the quenching gas, the nozzle diameter, the spinning temperature, etc.
Das Maß der Oxidationsdegradation kann natürlich direkt anhand der Änderungen der Polymermolekulargewichte oder Viskositäten gemessen werden. In diesem Falle ändern sich die Konstanten in der Regelgleichung. Die Konstanten der Regelgleichung werden experimentell polymerspe zifisch zur Verwendung bei der Regelung des Spinnprozesses bei der Herstellung bestimmt.
- – Wenn beim Spinnen große Düsendurchmesser verwendet werden, hat dies eine verzögerte Kühlung des Filaments und entsprechend lange Verzögerungszeiten sowie eine erhebliche Zunahme der oxidativen Degradation durch die Abschreckluft im Polymer zur Folge. Dieses Maß der Degradation kann mittels der Spinntemperatur und auch durch entsprechende Wahl von Polymeradditiven, die beide auch die Regelfunktion beeinflussen, geregelt werden. Bei Verwendung kleiner Düsendurchmesser wird das Filament ausgedünnt, und seine Temperatur nimmt so rasch ab, daß die Verzögerungszeit für die Abschreckdegradation zu kurz ist. Wenn es erwünscht ist, das Spinnpolymer in vorzugsweise langkettiger Form zu belassen und die Geschwindigkeit und den Sauerstoffgehalt des aktuellen Oxidationsgases sinnvoll zu halten, beinhaltet das neue Verfahren die Einbeziehung eines kleinen Zusatzes aus einem sehr kurzkettigen Polymer in das Spinnpolymer als einen Teil des Prozesse. Dabei ergibt sich ein hohes Verhältnis der Schmelzindizes der kurz- und langkettigen Polymere, die für diesen Zusatz verwendet werden, d. h. 100–200. Hierbei wurde festgestellt, daß bei der Produktionskapazität entsprechenden Geschwindigkeiten die auf das Filament in den Düsen bei kleinen Düsendurchmessern ausgeübten Scherkräfte ausreichend sind, um wenigstens einen Teil des grobkettigen Polymers im Oberflächenteil des Filaments anzureichern, so daß in diesem Oberflächenteil u. a. sowohl die Abschreckung als auch die gesteuerte Oxidationsdegradation hinreichend intensiviert werden. Eine wichtige Folge dieses Zusatzes in Bezug auf die Oxidation und den Steuerungsprozeß ist die Tatsache, daß bereits ein ziemlich kleiner Zusatz aus einem kurzkettigen Polymer es ermöglicht, die Spinntemperatur zu senken (um 20–50°C), so daß die thermische Degradation in der Filamentmatrix abnimmt und gleichzeitig das Molekulargewicht der Polymerketten innerhalb des Filaments hoch bleibt und – infolge der intensivierten Degradation – in den Filamentoberflächenteilen stark abnimmt.
- - If large nozzle diameters are used during spinning, this results in delayed cooling of the filament and correspondingly long delay times, as well as a considerable increase in oxidative degradation due to the quenching air in the polymer. This degree of degradation can be controlled by means of the spinning temperature and also by appropriate choice of polymer additives, both of which also influence the control function. When using small nozzle diameters, the filament is thinned and its temperature drops so quickly that the delay time for quench degradation is too short. If it is desired to leave the spin polymer in preferably long chain form and to keep the velocity and oxygen content of the current oxidizing gas reasonable, the new process involves the inclusion of a small addition of a very short chain polymer in the spin polymer as part of the process. This results in a high ratio of the melt indices of the short- and long-chain polymers used for this additive, ie 100-200. It was found here that at the speeds corresponding to the production capacity, the shear forces exerted on the filament in the nozzles in the case of small nozzle diameters are sufficient to accumulate at least part of the coarse-chain polymer in the surface part of the filament, so that in this part of the surface both the quenching and the quenching controlled oxidation degradation are sufficiently intensified. An important consequence of this addition with regard to the oxidation and the control process is the fact that even a rather small addition from a short-chain polymer makes it possible to lower the spinning temperature (by 20-50 ° C.), so that the thermal degradation in the Filament matrix decreases and at the same time the molecular weight of the polymer chains within the filament remains high and - due to the intensified degradation - in the filament surface parts decreases sharply.
Es kann auch gefolgert werden, daß bei den Spinnbedingungen für das erwähnte Homopolymergemisch das oxidierte Produktfilament leicht zu einer smektischen Struktur aushärtet, wovon mit Vorteil, insbesondere bei einer Phase-Wärmeverbindung, während einer kontrollierten Matrixkristallisation als wesentlicher Steigerer der Verbindungsfestigkeit Gebrauch gemacht werden kann. Dieser Teil des neuen Regelverfahrens ist insbesondere beim Spinnen feiner Fasern mit kleinen Düsendurchmessern anwendbar und brauchbar, insbesondere zur Herstellung hochwertiger Vliesstoffe.
- – Bei dem neuen Verfahren sind die Änderungen der Polymermolekulargewichte (Molekulargewicht-Zahlenmittel) und die Dispersion bei der Extrusion, wie Messungen gezeigt haben, herkömmlich, und sie entsprechen bekannten Mehrfachextrusionen, d. h. alle die erwähnten Werte nehmen in regelmäßiger Weise ab (etwa logarithmisch in linearer Weise), wenn der Schmelzindex zunimmt. Bei der Düsenoxidation nach der Extrusion nehmen die Molekulargewichte weiter ab, wenn der Schmelzindex zunimmt, jedoch in anderer Weise als die vorhergehenden Änderungen. Der Dispersionswert nimmt bei zunehmendem Schmel zindex in einer vom herkömmlichen Verhalten abweichenden Weise zu. Dieses Verhalten ist für die Molekulargewichtsverteilung spezifisch, insbesondere unter dem Einfluß einer peripheren Kurzkettenschicht, was leicht aus statistischen Verteilungswerten abgeleitet werden kann.
- – Die polymerspezifische Verbindungsgleichung, die die Faservliesfestigkeitswerte (ϕ) simuliert, hat die Form ϕ = c × T2 exp [–E/RT], wobei ϕ (hier) die Zugfestigkeit oder der Dehnungs- bzw. Längungswert ist. Die Aktivierungsenergiewerte beim Verbinden, die den Festigkeitswerten bei der Wärmeverbindung (Thermobonding) in einer Richtung parallel zur Kardierungsrichtung des Faservlieses oder senkrecht dazu entsprechen, sind gleich groß. Die Aktivierungsenergiewerte, die der Zugfestigkeit und Dehnung entsprechen, sind gewöhnlich unterschiedlich groß.
- With the new process, the changes in the polymer molecular weights (number average molecular weight) and the dispersion in the extrusion, as measurements have shown, are conventional and they correspond to known multiple extrusions, ie all of the values mentioned take on a regular basis ab (approximately logarithmically in a linear manner) when the melt index increases. In die oxidation after extrusion, the molecular weights continue to decrease as the melt index increases, but in a different way than the previous changes. As the melt index increases, the dispersion value increases in a manner that deviates from conventional behavior. This behavior is specific to the molecular weight distribution, especially under the influence of a peripheral short chain layer, which can easily be derived from statistical distribution values.
- - The polymer-specific connection equation that simulates the nonwoven fabric strength values (ϕ) has the form ϕ = c × T 2 exp [–E / RT], where ϕ (here) is the tensile strength or the elongation or elongation value. The activation energy values when connecting, which correspond to the strength values for the thermal connection (thermobonding) in a direction parallel to the carding direction of the nonwoven fabric or perpendicular to it, are the same size. The activation energy values, which correspond to the tensile strength and elongation, are usually of different sizes.
Die Festigkeitswerte bei der Wärmeverbindung haben einen Maximalwert in bezug auf die Temperatur. Die Temperaturbereiche oberhalb und unterhalb dieser Maximalwerte haben ihre eigenen Gleichungen in der gleichen Form. Der theoretische Maximalwert der Verbindungsfestigkeit liegt im Schnittpunkt dieser Gleichungen. Das gleiche Polymer hat, innerhalb der Grenzen der Meßgenauigkeit, bei Verbindungsfestigkeitswerten, die verschiedenen Degradationswerten entsprechen, die gleiche Verbindungsgleichung in den Temperaturbereichen, die die Verbindungsfestigkeitsmaximalwerte überschreiten, d. h. die Festigkeitswerte liegen auf einer gemeinsamen Hüllkurve. Als Ergebnis der oxidativen Degradation sind die Festigkeitswertfunktionen und die Maximalfestigkeits werte zu niedrigen Verbindungstemperaturen hin verschoben, so daß die Verbindungsfestigkeiten mit zunehmender Degradation entsprechend der Verbindungsgleichung polymerspezifisch und beschränkt zunehmen.The strength values for the heat connection have a maximum value in terms of temperature. The temperature ranges above and below these maximum values have their own equations in the same form. The theoretical maximum value of the connection strength lies at the intersection of these equations. Has the same polymer within the limits of measurement accuracy, with connection strength values, the different degradation values correspond to the same connection equation in the temperature ranges, that exceed the maximum joint strength values, d. H. the strength values lie on a common envelope. The strength value functions are the result of the oxidative degradation and the maximum strength values at low connection temperatures postponed so that the Connection strengths with increasing degradation accordingly the connection equation increases polymer-specifically and to a limited extent.
Aus den die Festigkeitswerte simulierenden Gleichungen ergibt sich direkt die polymerspezifische Regelgleichung für den Zusammenhang zwischen der Zugfestigkeit (σ) und der Dehnung (∈) als Funktion des Schmelzindexverhältnisses und der Temperatur: σII/∈II = MFI/(MFI)/0]–n × c4 × exp [–ΔE/RT], wobei der Wert des Exponenten n des Schmelzindexverhältnisses kleiner als 1,0 ist. Ein ähnlicher Gleichungstyp ergibt sich auch für die Querfestigkeitswerte.The polymer-specific control equation for the relationship between the tensile strength (σ) and the elongation (∈) as a function of the melt index ratio and the temperature results directly from the equations simulating the strength values: σ II / ∈ II = MFI / (MFI) / 0 ] - n × c 4 × exp [-ΔE / RT], where the value of the exponent n of the melt index ratio is less than 1.0. A similar type of equation also results for the transverse strength values.
Mittels der Verhältnisse für die Dehnung und Festigkeit des Produktstoffes werden u. a. die taktilen Eigenschaften (Weichheit, Flexibilität, Elastizität usw.) und die Bruchenergie der Stoffe ihrerseits geregelt.By means of the ratios for elongation and strength of the product substance u. a. the tactile properties (softness, Flexibility, elasticity etc.) and the energy of the substances in turn regulated.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Ausgangspolymer benutzt, das in an sich bekannter Weise stabilisiert worden ist, wobei insbesondere Peroxiddegradationsmittel, z. B. Phosphit-Phosphonit-Mischungen in Frage kommen, in der Regel in einer Menge von nicht mehr als etwa 0,5%.In the method according to the invention a starting polymer is used in a manner known per se has been stabilized, in particular peroxide degradation agents, z. B. phosphite-phosphonite mixtures come into question, as a rule in an amount of no more than about 0.5%.
Um den Stand der Technik bei der
Schmelzspinnoxidation eines Polymerfilaments zu erhellen, seien die
naturwissenschaftlichen Prinzipien, die sich sowohl auf das Polymerschmelzspinnen
als auch dessen thermische Oxidation beziehen, betrachtet. Bei vielen
Innovationen, u. a. aus den letzten Jahren, die das Spinnen und
die Oxida tion von Schmelzfilamenten betreffen, werden beim Spinnprozeß mit Vorteil
die Effekte u. a. der Erhöhung
der Spinnschmelztemperatur, der verzögerten Abkühlung des Schmelzfilaments,
der Vergrößerung des
Spinndüsendurchmessers
und der Erhöhung
der Kapazität
genutzt. Aus diesem Grund seien kurz die anhand bekannter experimenteller
Spinnmodelle gewonnenen Ergebnisse bezüglich der Art und des Einflusses von
Faktoren betrachtet. Die Differentialgleichungen der Polymerschmelzspinndynamik
(vor der Kristallisation) (S. Kase, T. Matsuo, 1965, 67) in bezug
auf die Wärme-,
Kraft und Materialgleichgewichte sind /1/
Die unahängigen Variblen in den Gleichungen sind die Zeit: t, s und die Position: y, cm, vom Spinnkopf aus gemessen; die abhängigen Variablen sind die Temperatur: T, °C, die Filamentgeschwindigkeit: v, cm/s und die Querschnittsfläche: A, cm2.The independent variables in the equations are time: t, s and position: y, cm, measured from the spinning head; the dependent variables are the temperature: T, ° C, the filament speed: v, cm / s and the cross-sectional area: A, cm 2 .
Die Ziehviskosität β, gf·s/cm2 ist vermutlich nur eine Funktion der Temperatur und der internen Viskosität, |η| und die Spinnzugspannung: F, gf nur eine Funktion der Zeit. Die Filamentdichte: ρ, g/cm3 und die isobarische spezifische Wärme: Cp, cal/g. Grad werden als konstant angenommen.The drawing viscosity β, gf · s / cm 2 is probably only a function of the temperature and the internal viscosity, | η | and the spinning tension: F, gf only a function of time. The filament density: ρ, g / cm 3 and the isobaric specific heat: C p , cal / g. Degrees are assumed to be constant.
In den letzten Jahrzehnten ist eine Anzahl von Untersuchungen /u. a. 2/ der Faserfilamentbildung präsentiert worden. Die erwähnten Gleichungen und ihre Lösungen /1/ sind jedoch mit einer ziemlich abundanten experimentellen Bezugsdokumentation verbunden, die in der Praxis die wichtigsten Spinnphänomene und technischen Anwendungen abdeckt. Die Lösungen des stationären Zustands der Differentialgleichungen /1/ bis /3/ ergeben die Änderungen der Querschnittsfläche A(y) des Faserfilaments und der Temperatur T(y) als Funktion des Abstands y, vom Spinnkopf aus gemessen, für eine Vielzahl von Spinnbedingungen. Die ermittelten Lösungen werden dann mit den Eigenschaften des Filamentfadens korreliert. Zu den wesentlichen Ergebnissen, die aus den Lösungen der Spinnmodellgleichungen [IBM 1401] beim Schmelzspinnen von Polypropylen erzielt wurden, kann folgendes gesagt werden:
- – Eine Zunahme des Spinndüsendurchmessers ohne Änderung der Wickelgeschwindigkeit oder
- – des Durchmessers verschiebt die A(y)- und T(y)-Funktionen in Richtung auf die y-Achse und vermindert damit die Kühlung und erhöht die Filamentzugspannung (Meßbereich: Ds = 0,4–1,6 mm).
- – Eine Zunahme der thermischen Aktivierungsenergie für die Ziehviskosität β verschiebt die T(y)-Funktion in Richtung einer Zunahme der Y-Achse und die der A(y)-Funktion in die entgegengesetzte Richtung.
- – Eine Verringerung der Temperatur der Abschreckluft oder einer Erhöhung ihrer Geschwindigkeit bewirkt eine Verschiebung der A(y)- und T(y)-Funktionen in Richtung der y-Achse zu abnehmenden Werten hin, d.h. es wird eine noch raschere Ausdünnung des Filaments und Zunahme der Filamentzugspannung bewirkt.
- – Eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit (Kapazität) des Polymers bei konstanter Wickelgeschwindigkeit erhöht den zur Aushärtung des Filaments erfor derlichen Abstand erheblich, so daß sie die Polymerabkühlung und Ausdünnung verringert.
- – Durch Anordnung eines isolierenden Zylinders unter dem Spinnkopf um das Faserbündel herum werden die A(y)- und T(y)-Funktionen in Abhängigkeit von der Länge des isolierenden Zylinders zu hohen y-Werten hin verschoben, d. h. der isolierende Zylinder verlangsamt die Abkühlung und Ausdünnung des Polymers und verringert die F-Werte.
- – Der Barus-Effekt und die Temperaturverteilung in Richtung des Filament-Querschnitts werden bei den Funktionen A(y), T(y) und F(y) nur bei sehr hohen Polymerdurchflußwerten signifikant.
- - An increase in the spinneret diameter without changing the winding speed or
- - The diameter shifts the A (y) and T (y) functions in the direction of the y-axis and thus reduces cooling and increases the filament tension (measuring range: D s = 0.4-1.6 mm).
- - An increase in the thermal activation energy for the draw viscosity β shifts the T (y) function in the direction of an increase in the Y axis and that of the A (y) function in the opposite direction.
- - A decrease in the temperature of the quenching air or an increase in its speed causes a shift of the A (y) and T (y) functions in the direction of the y-axis towards decreasing values, ie there is an even faster thinning of the filament and an increase of the filament tension.
- - An increase in the flow rate (capacity) of the polymer at a constant winding speed increases the distance necessary for curing the filament considerably, so that it reduces the polymer cooling and thinning.
- - By placing an insulating cylinder under the spinning head around the fiber bundle, the A (y) and T (y) functions are shifted towards high y values depending on the length of the insulating cylinder, ie the insulating cylinder slows down cooling and thinning of the polymer and reducing F values.
- - The Barus effect and the temperature distribution in the direction of the filament cross-section become significant for the functions A (y), T (y) and F (y) only at very high polymer flow values.
Die Polypropylenfilamentfäden kristallisieren
beim Schmelzspinnen sehr rasch, was die Kristallinität und Orientierung
wichtig macht. Wenn das geschmolzene Filament dünner wird, nimmt die Doppelbrechung Δn rasch zu.
Es läßt sich
zeigen, daß die
Doppelbrechung des Fadens direkt proportional zur Zugfestigkeit
im Aushärtungspunkt
(F/A) ist. Beim Schmelzspinnen findet die Filamentkristallisation
unter molekularer Orientierung bei nichtisothermen Bedingungen statt.
Die Kinetik des Kristallisationsmechanismus kann jedoch durch die
folgende Avrami-Gleichung beschrieben werden, die bei isothermer
Kinetik benutzt wird:
Der Kristallisationsgrad (κ) kann aus
der Gleichung für
jeden gewünschten
Zeitpunkt ermittelt werden, vorausgesetzt, daß die Geschwindigkeit-Temperatur-Abhängigkeit
und die Kühlfunktion
des Systems bekannt sind. Die Temperaturfunktion der isothermen
Kristallisationsgeschwindigkeit ist eine weitgehend symmetrische Glockenfunktion
in bezug auf den maximalen Geschwindigkeitswert. Der maximale Wert
der Kristallisationsgeschwindigkeit liegt unter der Polymeraushärtungsgeschwindigkeit
von Polyolefinen. Die Filamentkristallinität ist – zusätzlich zu der Kristallisierungsgeschwindigkeit – von der
Dauer der Polymerausgabe in dem Temperaturbereich abhängig, in
dem sie die höchste
Kristallisationsgeschwindigkeit hat. Dies kann quantitativ als die Dauer
ausgedrückt
werden, die das Polymer zur Abkühlung
um ein Grad benötigt,
d. h.
- – Wenn die Düsentemperatur zunimmt, nimmt die Doppelbrechung Δn ab, wenn F/Aw (Maximum) abnimmt, und die Dichte ρ(κ) nimmt ab, wenn die Kühlzeit Dt/DT abnimmt.
- – Ein vom Spinnkopf aus unten angeordneter Isolationszylinder sorgt für die Beibehaltung einer hohen Lufttemperatur und einer Luftgeschwindigkeit von nahezu Null in dem Zylinder und verringert alle Werte: ρ(κ), Δn, Dt/DT und F/Aw. Eine Verringerung der Kristallisation durch Verlangsamung der Kühlung des geschmolzenen Polymers läßt sich dadurch erklären (Gleichung 5), daß, während der Isolationszylinder die Kühlung verlangsamt, das Filament ausgedünnt wird und gleichzeitig eine hohe Geschwindigkeit während der Zeit erreicht, in der das Filament auf eine Temperatur von etwa 100°C abkühlt. Dies ergibt eine kürzere Kühlzeit und gleichzeitig weniger kristalline Filamente.
- – Wenn die Geschwindigkeit der Kühlluft zunimmt, nehmen alle Werte ρ, Δn, F/Aw und Dt/Dt zu.
- - As the nozzle temperature increases, the birefringence Δn decreases as F / A w (maximum) decreases, and the density ρ (κ) decreases as the cooling time Dt / DT decreases.
- - An insulation cylinder arranged at the bottom from the spinning head ensures that a high air temperature and an air speed of almost zero are maintained in the cylinder and reduces all values: ρ (κ), Δn, Dt / DT and F / A w . A decrease in crystallization by slowing the cooling of the molten polymer can be explained (Equation 5) that while the insulation cylinder slows cooling, the filament is thinned out and at the same time reaches a high speed during the time that the filament is at a temperature cools from about 100 ° C. This results in a shorter cooling time and at the same time less crystalline filaments.
- - When the speed of the cooling air increases, all values ρ, Δn, F / A w and Dt / Dt increase.
Die für die Auswertung der Schmelzoxidation des Polymerfilaments und die anschließende Kettendegradation erforderlichen und sich auf Änderungen der Filamentquerschnitts-(und Mantel-)flächen beziehenden Informationen sowie die Filamenttemperatur und der Verlauf der Filamentaushärtung als Funktion des von der Düse an gemessenen Abstands und der Zeit können, gemäß obiger Voraussetzung, anhand dynamischer Untersuchungen des Spinnvorgangs ermittelt werden.The one for the evaluation of the melt oxidation of the polymer filament and the subsequent chain degradation required and focus on changes the filament cross-sectional (and sheath) areas related information as well as the filament temperature and the course of filament hardening as Function of the nozzle of the measured distance and the time can, according to the above requirement, be based on dynamic investigations of the spinning process can be determined.
Die autogene Polymeroxidation bei niedrigen Temperaturen (< 140°C) ist intensiv untersucht worden /5/. Im Gegensatz dazu gibt es kaum ausführliche Untersuchungen bezüglich des Polymerschmelzbereichs bei Temperaturen unterhalb einer linearen Pyrolyse. Die Oxidation von Polypropylen mittels molekularem Sauerstoff läßt sich anhand der folgenden Partialformel veranschaulichen:The autogenous polymer oxidation at low temperatures (<140 ° C) is intense have been examined / 5 /. In contrast, there are hardly any detailed ones Investigations regarding of the polymer melting range at temperatures below a linear Pyrolysis. The oxidation of polypropylene using molecular oxygen let yourself use the following partial formula to illustrate:
Molekularer Sauerstoff oxidiert die Polymere nach einem Mechanismus freier radikaler Ketten. Bei dem betrachteten Fall werden freie Radikale hauptsächlich unter dem Einfluß sowohl thermischer als auch mechanischer Energie gebildet.Molecular oxygen oxidizes the Polymers by a free radical chain mechanism. In which considered case, free radicals are mainly under both influence thermal as well as mechanical energy.
Kohlenstoffradikale reagieren mit dem Sauerstoffmolekül (3O2-Radikal) sehr rasch (K03 ~ 108 – 109 M–1s–1) . Die Oxidationsreaktion ist jedoch reversibel, und die umgekehrte Reaktion wird wichtig, wenn der Sauerstoff niedrig, die Temperatur hoch oder das Kohlenstoffradikal stabilisiert ist.Carbon radicals react very quickly with the oxygen molecule (3O 2 radical) (K 03 ~ 10 8 - 10 9 M -1 s -1 ). However, the oxidation reaction is reversible, and the reverse reaction becomes important when the oxygen is low, the temperature is high, or the carbon radical is stabilized.
Eine wichtige Geschwindigkeits- und Produktüberwachungspartialreaktion (Formel 04) ist die Bildung von Hydroperoxiden als ein Produkt aus einem Wasserstoffentzug durch Peroxiradikale. Die Hydroperoxide sind in den meisten Fällen primäre Hauptprodukte einer Polymeroxidation und spielen – als Initiatoren einer autogenen Oxidation – eine wichtige Rolle bei der oxidativen Degradation.An important speed and Produktüberwachungspartialreaktion (Formula 04) is the formation of hydroperoxides as a product hydrogen removal by peroxy radicals. The hydroperoxides are in most cases primary Main products of a polymer oxidation and play - as initiators an autogenous oxidation - one important role in oxidative degradation.
Die Geschwindigkeitskonstanten für die Hauptreaktionen
in dem Oxidationsreaktionsschema liegen in dem Temperaturbereich
von 71 bis 140°C:
Die Polypropylenoxidation ist kinetisch
eine Ordnung ersten Grades. Die scheinbare Geschwindigkeit der oxidativen
Pyrolyse ist:
Die Hydroperoxidkonzentration unter
stabilisierten Bedingungen ist:
Durch Einsetzen der Werte der Geschwindigkeitskonstanten
in die Gleichung /6/ ergibt sich die nachstehende scheinbare Geschwindigkeitskonstante
für die
oxidative Degradation:
Für
die Simulation der Änderung
der Hydroperoxidkonzentration im Temperaturbereich von 110 bis 289°C erhält man die
Gleichung:
Die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante,
die der Kinetik der oxidativen Pyrolyse einer Polypropylenschmelze
entspricht, und zwar thermogenometrisch /5/ im Temperaturbereich
von 240 bis 290°C
gemessen, hat die Form
Vergleicht man die in den Schmelztemperaturbereichen aus den Geschwindigkeitskonstanten für die oxidative Degradation einer festen Polypropylenprobe (/6, 7/) berechneten numerischen Werte mit den entsprechenden Meßwerten im Schmelzbereich (/61, 62/), dann kann gefolgert werden, daß die Werte beider Meßreihen innerhalb der Meßgenauigkeitsgrenzen gleich groß sind. Daraus ist zu schließen, daß auch die Reaktionsmechanismen sowohl in den geschmolzenen als auch in den Polypropylenbereichen fester Phase gleich sind.If you compare them in the melting temperature ranges from the rate constants for oxidative degradation a solid polypropylene sample (/ 6, 7 /) calculated numerical Values with the corresponding measured values in the melting range (/ 61, 62 /), then it can be concluded that the values both series of measurements within the measuring accuracy limits are the same size. From this it can be concluded that too the reaction mechanisms in both the melted and in the solid phase polypropylene areas are the same.
Für
festes Polypropylen ist experimentell gezeigt worden /8/, daß im Falle
einer flachen Probe die maximale Oxidationsgeschwindigkeit direkt
proportional dem Sauerstoffdruck in der oxidativen Gasphase ist.
Ferner ist gezeigt worden, daß die
Konzentration des primären
Oxitationsprodukts, das Hydroperoxid, direkt proportional zur Sauerstoffkonzentration
ist. Für
die flache Form, im Falle dicker Proben, erhält man
Die Konzentrationsverteilungen von Sauerstoff und Hydroperoxid sind dann für die Menge und Qualität des in dem Oxidationssystem verteilten Oxidationsprodukts wichtig. Ähnliche Phänomene finden offensichtlich auch bei einer Schmelzphasenoxidation statt.The concentration distributions of Oxygen and hydroperoxide are then responsible for the amount and quality of the oxidation product distributed to the oxidation system. Similar phenomena obviously also take place during a melt phase oxidation.
Die Produkte der oxidativen Polypropylenpyrolyse wurden bei der Temperatur von 289°C IR-spektrophotometrisch aus den GC-Fraktionen und teilweise unter Anwendung der Massenspektrometrie ermittelt /5/. Die semiquantitative Größenordnung der Produktausbeute war: Ethanol, Aceton, Butanol, Methylvinylketon, C6-Keton, Polypropylen, Methanal, Methanol, Propanol 2-Methylpropanol, 2-Pentanon, C5-Aldehyd, 3-Methyl-3,5-Hexadien.The products of the oxidative polypropylene pyrolysis were determined at a temperature of 289 ° C. by IR spectrophotometry from the GC fractions and partly using mass spectrometry / 5 /. The semi-quantitative order of magnitude of the product yield was: ethanol, acetone, butanol, methyl vinyl ketone, C 6 ketone, polypropylene, methanal, methanol, propanol 2-methyl propanol, 2-pentanone, C 5 -aldehyde, 3-methyl-3,5-hexadiene.
Es gibt eine gegenseitige Variation unter den ersten Komponenten als Funktion der Pyrolysezeit.There is a mutual variation among the first components as a function of pyrolysis time.
Das Auftreten der Kohlenwasserstoffprodukte
Ethan, Propan, Polypropylen usw. bei der oxidativen Degradation
zeigt an, daß die
Sauerstoffdiffusion den Prozeß begrenzt.
Viele der Kohlenwasserstoffkomponten sind herkömmliche Produkte der Polypropylenpyrolyse
in einer inerten Atmosphäre.
Wenn die Atmosphäre hinreichend
Sauerstoff enthält,
werden die primären
Oxidationsprodukte weiter oxidiert, so daß sich sowohl die Größenordnung
des Auftretens als auch die Produktqualität als Funktion des Sauerstoffgehalts
des Oxidationsgases ändern:
5%
O2: H3C-CO-CH3, H3C-CHO, H2O, H3C-CH=CH2, H3C-CH-CHO, CO2...
20% O2:
H2O, CO2, H3C-CO-CH3, H3C-CHO, H3C-CH=CH2...
50% O2:
CO2, H2O, H3C-CH=CH2, H3C-CHO, H3C-CO-CH3
100% O2: CO2, H3C-CH=CH3, H2OThe presence of the hydrocarbon products ethane, propane, polypropylene, etc. in the oxidative degradation indicates that oxygen diffusion limits the process. Many of the hydrocarbon components are conventional products of polypropylene pyrolysis in an inert atmosphere. If the atmosphere contains sufficient oxygen, the primary oxidation products are further oxidized, so that both the magnitude of the occurrence and the product quality change as a function of the oxygen content of the oxidation gas:
5% O 2 : H 3 C-CO-CH 3 , H 3 C-CHO, H 2 O, H 3 C-CH = CH 2 , H 3 C-CH-CHO, CO 2 ...
20% O 2 : H 2 O, CO 2 , H 3 C-CO-CH 3 , H 3 C-CHO, H 3 C-CH = CH 2 ...
50% O 2 : CO 2 , H 2 O, H 3 C-CH = CH 2 , H 3 C-CHO, H 3 C-CO-CH 3
100% O 2 : CO 2 , H 3 C-CH = CH 3 , H 2 O
Wenn die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre zunimmt, nehmen Ethanol, Aceton, Butanol und Wasser auf unbedeutende Mengen ab, und die Kohlendioxidausbeute nimmt zu.If the oxygen concentration in the atmosphere increases, ethanol, acetone, butanol and water take on insignificant Amounts decrease, and the carbon dioxide yield increases.
Der Einfluß der thermischen und thermaloxidativen Degradation auf die Polypropylenmolekulargewichte und ihre Verteilung sei kurz untersucht.The influence of thermal and thermal oxidative Degradation on the polypropylene molecular weights and their distribution be examined briefly.
Ein tragbarer theoretischer und praktischer
Zusammenhang zwischen der thermischen (nichtoxidativen) Degradationskinetik
von Polypropylen und den Änderungen
der Molekulargewichte, die der Degradation und ihrer Verteilung
entsprechen, ist festgestellt worden (Chan & Balke, /6/). Für die praktischen Bedürfnisse bei
dieser Untersuchung lauten die Gleichungen, die die resultierenden Änderungen
der Molekulargewichte in der Untersuchung simulieren:
Aus den Gleichungen ist zu entnehmen, daß in den sehr kurzen produktionellen Extrusionsverzögerungszeiten der Einfluß der Prozeßtemperatur auf die Degradation von Polypropylen wesentlich ist.From the equations it can be seen that in the very short production extrusion delay times the influence of the process temperature on the degradation of polypropylene is essential.
Der Einfluß der Mehrfachextrusion von
Polypropylen unter oxidativen Bedingungen (Luft) auf den Schmelzindex,
den Dispersitätsgrad
und die Schmelzviskosität
bei geringen Schergeschwindigkeiten ist in einer ziemlich neuen
Untersuchung erhellt worden: J (H. Hinsken at al. /7/). Die Gleichungen,
die sich auf den Zusammenhang zwischen den Molekulargewichten und
den Schmelzindizes beziehen und die Ergebnisse der Untersuchung
annähernd
wiedergeben, sind:
Die Molekulargewichte und Schmelzindizes des Ausgangspolymers waren; Mw = 418400, Mn = 78350, Mw/Mn = 5,34 und MFI = 3,1. Die Meßergebnisse entsprechen einer Extrusionstemperatur von 260°C. Auf der Basis der Ergebnisse dieser Untersuchung kann gefolgert werden, daß als Ergebnis der Mehrfachzufallsdegradation von Polypropylen unter oxidativen Bedingungen die Werte der Molekulargewichte und Dispersion konventionell und Regelmäßig als Funktion des Schmelzindex abnehmen.The molecular weights and melt indexes of the starting polymer were; M w = 418400, M n = 78350, M w / M n = 5.34 and MFI = 3.1. The measurement results correspond to an extrusion temperature of 260 ° C. On the basis of the results of this investigation, it can be concluded that, as a result of the multiple random degradation of polypropylene under oxidative conditions, the values of the molecular weights and dispersion decrease conventionally and regularly as a function of the melt index.
Nachstehend sei der Einfluß der Molekülmasse des
Polymerkristalls auf seine Schmelztemperatur kurz untersucht, da
er unter anderem die Wärmeverbindung
peripherer oxidierter Fasern erheblich beeinträchtigt. Es läßt sich
zeigen (u. a. H-G. Elias, /23/), daß der Schmelzpunkt (TM) eines nicht vollkommenen Polymerkristalls
mit endlicher Molekularmasse die nachstehende Gleichung erfüllt:
Auf der Basis dieser Gleichung kann gefolgert werden, daß die Abnahme des Schmelzpunktes nur bei Polymerwerten X < 103 signifikant ist.Based on this equation can to be concluded that the Decrease in melting point only significant with polymer values X <103 is.
Die Entwicklung des Standes der Technik bezüglich der Herstellung von Fasern mit Mantel-Kern-Struktur unter Anwendung der oxidativen Degradation wird nachstehend anhand einiger sowohl älterer als auch neuerer Patentveröffentlichungen geprüft.The development of the state of the art in terms of the production of fibers with a sheath-core structure using the oxidative degradation is shown below using some both older than also more recent patent publications checked.
Die Verfahren nach den US-Patentschriften 2 335 922, 2 715 077, 3 907 957, 4 303 606, 4 347 206 und 4 909 976 befassen sich mit kinetischen und anderen Problemen, und ihre Lösungen befassen sich mit der Handhabung von Polymeren in Verbindung mit der Herstellung peripher oxidierter Fasern. Bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift 2 335 922/060341, /11/ wird ein synthetisches Textilmaterial durch Extrusion eines hochpolymeren Materials hergestellt. Das Polymer, auf das Luft bei der Extrusionstemperatur einen schädlichen Einfluß hat, wird in eine Kammer extrudiert, die inertes Gas oder Dampf aufweist, und bis auf eine Temperatur abgekühlt, bei der die Luft keinen schädlichen Einfluß auf das Extrudat hat. Bei diesem Verfahren ist der Einfluß von Luft auf das Polymer bei der Extrusionstemperatur mithin bekannt, ebenso wie dessen Verhinderung, und beide Einflüsse, zusätzlich zu einem "chemischen" auch aus kinetischer Sicht.The procedures according to the US patents 2 335 922, 2 715 077, 3 907 957, 4 303 606, 4 347 206 and 4 909 976 deal with kinetic and other problems, and theirs solutions deal with the handling of polymers in connection with the production of peripherally oxidized fibers. In the procedure after U.S. Patent 2,335,922 / 060341, / 11 / is a synthetic Textile material made by extrusion of a high polymer material. The polymer on which air is harmful at the extrusion temperature Has influence is extruded into a chamber that contains inert gas or steam, and cooled to a temperature at which the air has no harmful Influence on has the extrudate. In this process, the influence of air known to the polymer at the extrusion temperature, as well like its prevention, and both influences, in addition to a "chemical" also from kinetic View.
Bei dem Verfahren nach der
Bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift 3 907 957/180474, /13/ wird die Bildung oxidierender Schichten an der Düsenoberfläche beim Austritt von Filamenten während eines schnellen Spinnvorgangs, die einen nachteiligen Einfluß auf die Verarbeitung hat, verringert oder verhindert. Bei diesem Verfahren wird eine Dampfdecke in eine dicht bei der Düsenoberfläche liegende Kammer und unter dieser (vor dem Abschrecken mit Luft) eine geringe Menge von nichtkondensierendem, notfalls vorgewärmtem interten Gas eingeleitet. Die räumliche Höhe der Gase in Richtung des Kabels wird optimiert.In the process according to US Pat. No. 3,907,957 / 180474, / 13 /, the formation of oxidizing layers on the nozzle surface when filaments emerge during a rapid spinning process, which has an adverse effect on the processing, is reduced or prevented. In this method, a blanket of steam is placed in a chamber close to and below the nozzle surface (before quenching with air) a small amount of non-condensing, if necessary preheated interten gas. The spatial height of the gases in the direction of the cable is optimized.
Bei den Verfahren nach den US-Patenten 4 303 606/011281 und 4 347 206/310882, /14/, ist man bestrebt, die schädliche Ziehresonanz zu verhindern, die durch (eine oder mehrere) Relaxationsschwellungen (Barus-Effekt) beim Polypropylen-Spinnen im Schmelzfilament unmittelbar nach der Düse verursacht werden. Bei diesem Verfahren werden die Filamente in eine kurze heiße Zone extrudiert – mit der Extrusions- oder einer niedrigeren Temperatur – bevor sie auf die Kühlluft treffen. Auf diese Weise kann auch die Extrusionstemperatur verringert werden, ohne die Relaxationsschwellung zu vergrö ßern. Die Extrusionstemperatur betrug bei ersterem Verfahren 204°C und bei letzterem 177°C.In the process according to the US patents 4 303 606/011281 and 4 347 206/310882, / 14 /, one strives to harmful To prevent drawing resonance caused by (one or more) relaxation swellings (Barus effect) in polypropylene spinning in the melt filament immediately after Nozzle become. In this process, the filaments are cut in a short name is Zone extruded - with the extrusion or lower temperature - before them on the cooling air to meet. The extrusion temperature can also be reduced in this way without increasing the relaxation swelling. The extrusion temperature was 204 ° C in the former method and the latter at 177 ° C.
Bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift 4 909 976/090588, /15/, wird das rasche Spinnen von synthetischen Fasern durch eine zusätztliche Online-Zonenerwärmung bei einem herkömmlichen Verfahren verbessert. Bei diesem Verfahren wird das aus dem Spinnkopf austretende Filament auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur abgeschreckt (z. B. eine smektische Struktur für die Produktphase) und dann in eine Erwärmungszone geleitet, wo die gewünschten Fasereigenschaften (Kristallinitätsgrad, Orientierung, Festigkeit) erzeugt werden. Schließlich wird das Filament wieder abgeschreckt und aufgewickelt. In der Beschreibung werden die Zonenlänge und Temperaturwerte angegeben, die einer speziellen Wickelgeschwindigkeit entsprechen.In the method according to the US patent 4 909 976/090588, / 15 /, is the rapid spinning of synthetic Fibers by an additional Online zone heating at a conventional one Process improved. In this process, this becomes the spinning head emerging filament to a temperature above the glass transition temperature quenched (e.g. a smectic structure for the product phase) and then in a warming zone headed where the desired Fiber properties (degree of crystallinity, Orientation, strength). Finally, the filament is back quenched and wound up. The zone length and Temperature values given that a special winding speed correspond.
Die Entwicklung des Standes der Technik
bei herkömmlichen
zusammengesetzten Polymerstrukturen ist u. a. in den US-Patentschriften
4 680 156, 4 632 861, 4 634 739, 5 066 723, 4 840 847, 5 009 951
und der europäischen
Patentanmeldung
Durch das Verfahren nach der US-Patentschrift 4 680 156/140787, /16/, werden die vorrichtungsspezifische Produktionskapazität und die Produktqualität von zusammengesetzten Fasern mit Mantel-Kern-Struktur gesteigert. Bei diesem Verfahren ist das geschmolzene, eingeschränkte, molekularorientierte Material, das den Faserkern bildet, mit geschmolzenem Material umhüllt, das die Mantelschicht bildet. Die erzielte Kombination wird einem Düsenwerkzeug mit einem solchen Temperaturgradienten zugeführt, daß der äußerste Teil des Faserkerns ausgehärtet wird, solange er sich noch im Werkzeug befindet. Die geschmolzene Oberflächenschicht bildet eine Schutzschicht, die Risse in der Oberfläche der brüchigen, ein hohes Molekulargewicht aufweisenden, orientierten Kernschicht verhindert und gleichzeitig als Schmiermittel wirkt.By the process according to the US patent 4 680 156/140787, / 16 /, the device-specific production capacity and the product quality of composite fibers with a sheath-core structure. In this process, the is molten, restricted, molecular-oriented Material that forms the fiber core is coated with molten material that forms the cladding layer. The combination achieved is a nozzle tool supplied with such a temperature gradient that the outermost part of the fiber core hardened as long as it is still in the tool. The melted one surface layer forms a protective layer that cracks in the surface of the brittle, a high molecular weight oriented core layer prevented and at the same time acts as a lubricant.
Bei den Verfahren nach den US-Patentschriften 4 632 861/240386 und 4 634 739/221085, /16/, werden die Spinngeschwindigkeit und Kapazität eines raschen Spinnprozesses für Zweikomponentenfasern in einem Polyethylen-Polypropylen-System über die Werte der Endkomponenten hinaus verbessert. Bei der erzielten Produktfaser bildet das Polyethylen die kontinuierliche und das Polypropylen die dispersive Phase in der Matrix. Die Produktfaser hat gute Wärmeverbindungseigenschaften.In the procedures according to the US patents 4 632 861/240386 and 4 634 739/221085, / 16 /, are the spinning speed and capacity a rapid spinning process for Two-component fibers in a polyethylene-polypropylene system Values of the end components also improved. With the product fiber achieved the polyethylene forms the continuous and the polypropylene the dispersive phase in the matrix. The product fiber has good thermal bonding properties.
Bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift 5 066 723/211290, /16/, werden Polymerzusammensetzungen mit hoher Stoßfestigkeit in Anwesenheit eines Ziegler-Katalysators hergestellt. Diese Polymerzusammensetzungen enthalten Polypropylen als kontinuierliche Phase und als diskontinuierliche Phase ein thermoplastisches Polymer, das 90% polymerisiertes Ethylen und als Rest andere α-Olefine enthält. Das Gemisch wird in Anwesenheit eines freien Radikals erwärmt, um die Viskosität des Systems zu verringern.In the method according to the US patent 5 066 723/211290, / 16 /, polymer compositions with high shock resistance in the presence of a Ziegler catalyst manufactured. These polymer compositions contain polypropylene as a continuous phase and as a discontinuous phase a thermoplastic Polymer containing 90% polymerized ethylene and the balance other α-olefins contains. The mixture is heated to in the presence of a free radical the viscosity of the system.
Bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift 4 840 847/020588, /16/, werden konjugierte Fasern mit sowohl höherem thermischen Adhäsions- als auch Absorptionsvermögen durch Schmelzspinnen hergestellt. Die Fa sern enthalten als eine Komponente ein kristallines α-Olefin und als weitere Komponente ein Ethylendialkylaminoalkylacrylamidcopolymer. Bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift 4 115 620/190177, /16/, werden spontangekräuselte konjugierte Fasern mit hohen Festigkeitseigenschaften hergestellt. Die eine Komponente in der Struktur, die wenigstens zwei Komponenten aufweist, enthält Polypropylen und 5–50% eines warmhärtenden thermoplastischen Kunststoffs (der aus einem Kohlenwasserstoff katalysiert worden ist, der wenigstens vier Kohlenstoffatome oder ein Kolophoniumderivat aufweist) und die andere Polypropylen und eine unterschiedliche Menge eines warmhärtenden thermoplastischen Kunststoffs.In the method according to the US patent 4 840 847/020588, / 16 /, are conjugated fibers with both higher thermal adhesion as well as absorbency made by melt spinning. The fibers contain as one Component a crystalline α-olefin and as another Component is an ethylene dialkylamino alkyl acrylamide copolymer. In which Methods according to US Pat. No. 4,115,620 / 190177, / 16 / spontangekräuselte conjugated fibers with high strength properties. The one component in the structure, the at least two components has contains Polypropylene and 5-50% a thermosetting thermoplastic (which catalyzes from a hydrocarbon which has at least four carbon atoms or a rosin derivative has) and the other polypropylene and a different Amount of a thermosetting thermoplastic.
Bei dem Verfahren nach der Patentanmeldung EP 0 662 533 A1/040195, /16/, werden Mehrkomponenten-Polymerfilamente hergestellt, indem eine Hochgeschwindigkeits-Abschreckeinheit seitlich neben der untersten Oberfläche eines oder mehrerer Spinnköpfe mit einer hohen Düsendichte angeordnet wird, um die Aggregation von Vorfasern und/oder geschmolzenen Filamenten zu verhindern. Bei diesem Verfahren kann ein Spinnkopf verwendet werden, der zum gleichzeitigen Spinnen mehrerer verschiedener Filamente benutzt werden kann (US-Patentschriften 4 406 850, 5 162 074). Bei diesen Verfahren wird mithin ein Kurzspinnsystem bei einem komplizierten Schnellspinnsystem für mehrere Polymerkomponenten angewandt.In the process after the patent application EP 0 662 533 A1 / 040195, / 16 /, are multi-component polymer filaments made by a high speed quenching unit on the side next to the bottom surface one or more spinning heads with a high nozzle density is arranged to aggregate pre-fibers and / or melted To prevent filaments. In this process, a spinning head be used for spinning several different ones at the same time Filaments can be used (U.S. Patents 4,406,850, 5,162,074). In this process, a short spinning system is therefore used for a complicated one Fast spinning system for several polymer components applied.
Die Verfahren nach den US-Patentschriften 3 437 725 und 3 354 250 streben eine Verringerung der thermischen De gradation durch Verkürzung der Prozeßzeit und Verringerung der Temperatur an. Bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift 3 437 725/290867, /17/, enthält die Spinndüsenvorrichtung zwischen der den Filterraum enthaltenden Platte und der aktuellen Düsenplatte einen isolierenden Raum, durch den das Polymer strömt, wobei die Schmelztemperatur unter der Temperatur liegt, bei der eine deutliche Degradation auftritt, und zwar durch langgestreckte Zuführrohre zu den Düsen in der Düsenplatte. Die Düsenplatte wird elektrisch beheizt, um einen steilen Temperaturgradienten (≤ 60°C) in dem Polymer (in dem Zuführrohr und der Kapillare) zu erzeugen, so daß die Scherspannung kurzzeitig an der Kapillarwand ohne Polymerdegradation verringert wird.The processes according to US Pat. Nos. 3,437,725 and 3,354,250 aim to reduce thermal degradation by shortening the process time and reducing the temperature. In the method according to US Pat. No. 3,437,725 / 290,867, / 17 /, the spinneret device contains between the plate containing the filter space and the current nozzle plate an insulating space through which the polymer flows, the melting temperature being below the temperature a significant degradation occurs due to elongated feed pipes to the nozzles in the nozzle plate. The nozzle plate is elec heated trically to produce a steep temperature gradient (≤ 60 ° C) in the polymer (in the feed tube and the capillary) so that the shear stress on the capillary wall is briefly reduced without polymer degradation.
Bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift 3 354 250/260264, /17/, wird ein Polymerpulver mittels einer Schnecke gegen eine Schmelzmembran gedrückt, in die eine elektrische Widerstandsplatte geöffnet wird. Das Schneckenrohr ist von einem wassergekühlten Mantel umgeben, durch den die Temperatur des Polymerpulvers unter dem niedrigsten Schmelzpunkt seiner Komponenten gehalten wird. Nach dem Schmelzen wird das Polymer in die Düsen unmittelbar nach dem Filter geleitet. Bei diesem Verfahren bleibt das Polymer für eine kurze Zeit im geschmolzenen Zustand.In the method according to the US patent 3 354 250/260264, / 17 /, becomes a polymer powder by means of a screw pressed against a melting membrane, into which an electrical resistance plate is opened. The worm tube is from a water-cooled Sheath surrounded by the temperature of the polymer powder below the lowest melting point of its components is maintained. To The polymer is melted into the nozzles immediately after the filter directed. In this process, the polymer remains for a short time Time in the molten state.
Die Verfahren nach dem Patent
Bei dem Verfahren nach der US-Patentschrift 5 281 378/200592, /18/, sollen die Steuerung der Polymerdegradations-, Spinn- und Abschreckphasen verbessert und eine Faser hergestellt werden, mittels der es möglich ist, ein Vliesprodukt mit höherer Festigkeit, Elastizität und gleichförmigen Werten herzustellen. Ferner sollen durch dieses Verfahren die Wärmeverbindungseigenschaften einer Faser verbessert werden, die aus einer polyolefinhaltigen Schmelze gesponnen wird.In the method according to the US patent 5 281 378/200592, / 18 /, are intended to control the polymer degradation, Spinning and quenching phases improved and a fiber produced by means of which it is possible is a nonwoven product with higher Firmness, elasticity and uniform To produce values. Furthermore, this method is intended to improve the thermal connection properties a fiber that is made from a polyolefin Melt is spun.
Nach diesem Verfahren wird eine hochfeste Spinnfaser unter Anwendung einer oxidativen Kettendegradation der Oberfläche eines geschmolzenen Spinnfilaments sowie einer langsamen Abschreckphase für das geschmolzene Filament hergestellt, angewandt auf Polypropylen mit einer weiten Molekulargewichtsverteilung. Nach der Beschreibung ist das Verfahren in einem Schnellspinnsystem anwendbar. Nach der Beschreibung und den Ansprüchen hat das Verfahren die folgenden wesentlichen Funktionen: In einer ersten Stufe des Verfahrens wird die polypropylenhaltige Schmelze unter folgenden Bedingungen extrudiert:
- – Die Molekulargewichtsverteilung des zugeführten Polymers ist weit, d. h. die Werte der Dispersion sind 5,5-7,75.
- – Das Polymer enthält ein Material aus der Gruppe, die aus Antioxidanten, Stabilisatoren oder deren Mischungen und gegebenenfalls einer degradierenden Komponente besteht.
- – die Menge der Additive ist so gewählt, daß die Degradation des Polymers im Extruder verhindert oder gesteuert (kontrolliert) wird.
- – Das Polymermaterial (MFI: 5–35) wird mit einer Temperatur von 250–350°C extrudiert.
- – In der zweiten Stufe des Verfahrens wird das heiße Extrudat in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre abgeschreckt, um eine oxidative Molekülkettendegradation der Oberfläche unter folgenden Bedingungen zu bewirken:
- – Es wird eine kontrollierte Abschreckung des Extrudats in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre durch Regelung der Abschreckgeschwindigkeit des heißen Extrudats durchgeführt, um eine oxidative Kettendegradation der Filamentoberfläche zu bewirken.
- – Die kontrollierte Abschreckung umfaßt eine verzögerte Abschreckung des heißen Extrudats.
- – Das Abschrecken in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre umfaßt das Abschrecken durch Anblasen in Querrichtung, und der oberste Teil des Querblasstroms wird bis zu 5,4% gesperrt (d. h. das Abschrecken und Anblasen in Querrichtung wird in dieser Zone nicht durchgeführt).
- – Das kontrollierte Abschrecken umfaßt ferner das Aufrechterhalten einer Temperatur des Extrudats von mehr als 250°C während einer Zeit, in der seine Oberfläche oxidativ degradiert wird.
- – Die Produktfaser enthält eine innere Zone: Mw = 10 000–450 000; eine äußere Zone: Mw = 5 000–10 000 und eine mittlere Zone, in der die Molekulargewichte zwischen den erwähnten Grenzen liegen.
- – Die innere Zone hat eine hohe und die äußere Zone ei ne geringe Doppelbrechung.
- - The molecular weight distribution of the polymer fed is wide, ie the values of the dispersion are 5.5-7.75.
- - The polymer contains a material from the group consisting of antioxidants, stabilizers or mixtures thereof and optionally a degrading component.
- - The amount of additives is chosen so that the degradation of the polymer in the extruder is prevented or controlled.
- - The polymer material (MFI: 5-35) is extruded at a temperature of 250-350 ° C.
- - In the second stage of the process, the hot extrudate is quenched in an oxygen-containing atmosphere in order to cause oxidative molecular chain degradation of the surface under the following conditions:
- - A controlled quenching of the extrudate is carried out in an oxygen-containing atmosphere by regulating the quenching rate of the hot extrudate in order to cause oxidative chain degradation of the filament surface.
- Controlled quenching involves delayed quenching of the hot extrudate.
- Quenching in an oxygen-containing atmosphere includes quenching by transverse blowing, and the top part of the cross-blowing flow is blocked up to 5.4% (ie transverse quenching and blowing is not performed in this zone).
- Controlled quenching further includes maintaining an extrudate temperature greater than 250 ° C during a time when its surface is oxidatively degraded.
- - The product fiber contains an inner zone: M w = 10,000-450,000; an outer zone: M w = 5,000-10,000 and a middle zone in which the molecular weights are between the limits mentioned.
- - The inner zone has a high birefringence and the outer zone has a low birefringence.
Es ist schwierig, bei dem beschriebenen Verfahren eine Basis für den Inhalt der zahlreichen Patentansprüche zu finden. Ein Vergleich der beschriebenen Faserreihen A, B, C und D (Tabellen I–III) zeigt, daß die Festigkeitswerte der aus einem Polymer mit weiter Kettenverteilung gebildeten Fasern bei verzögerter Abschreckung abnehmen. Bemerkenswert ist die Abnahme der Dispersionswerte der Polymere der Versuchsreihen B, C und D von den Anfangswerten mit unterschiedlicher Größe aus, genau am Anfang der Oxidation (auch bei nichtverzögerter Abschreckung), auf einen Endwert mit praktisch gleicher Größe, von wo an sie sich nicht weiter ändern, wenn die Oxidation zunimmt und der Schmelzindex wächst. Eine statistische Auswertung der Molekulargewichtsverteilung stützt nicht die Annahme in dem Patent, daß sich kurze Molekülketten in der Filamentoberfläche anreichern. Es sei darauf hingewiesen, daß in der Beschreibung nicht der Durchmesser der Spinndüse, die Menge und Geschwindigkeit der Abschreckgase noch die Länge der Abschreckzone angegeben ist. Die Beschreibung enthält auch keine Angabe bezüglich des Faserziehverhältnisses, das im Hinblick auf die Wärmeverbindungsfestigkeit wichtig ist. Das folgende läßt sich über die Stoffe sagen, die aus den Fasern der Versuchsreihen (Tabelle IV) hergestellt wurden:
- – Die Angabe der Querfestigkeitswerte des Stoffes ohne die Angabe von Längs- oder mittleren Festigkeiten sagt nichts aus über die Wärmeverbindung des Stoffes und die wahren Stoff-Festigkeitswerte, da bereits durch eine einfache Einstellung der Kardierung die Querfestigkeiten in weiteren Grenzen als den in der Beschreibung angegebenen Ergebnissen geändert werden können.
- – In der Ergebnistabelle sind die Stoff-Festigkeiten nur für zwei Temperaturen angegeben (die nicht genau definiert sind), was unzureichend ist. Es ist allgemein bekannt, daß die Festigkeitswerte eines wärmeverbundenen Stoffes in Abhängigkeit von der Verbindungstemperatur ein Maximum durchlaufen.
- – Die Gewichtsunterschiede der Stoffproben in der Ta belle sind zu groß, um den erforderlichen Vergleich durchzuführen. Auf der Basis der angegebenen Stoff-Festigkeiten kann jedoch geschlossen werden, daß keine erhebliche Verbesserung infolge der verlangsamten Abschreckung des Faserfilaments oder der Verbreiterung der Molekulargewichtsverteilung des zugeführten Polymers erkennbar ist.
- - The indication of the transverse strength values of the substance without the specification of longitudinal or average strengths says nothing about the thermal connection of the fabric and the true fabric strength values, since the cross strengths can be changed within a range of the results given in the description by simply adjusting the carding.
- - In the results table, the material strengths are only given for two temperatures (which are not precisely defined), which is insufficient. It is generally known that the strength values of a heat-bonded material run through a maximum as a function of the connection temperature.
- - The weight differences of the fabric samples in the table are too large to make the necessary comparison. On the basis of the stated material strengths, however, it can be concluded that there is no significant improvement due to the slow quenching of the fiber filament or the broadening of the molecular weight distribution of the polymer fed.
Bei dem Verfahren nach der Patentanmeldung FI 943072/230694 werden peripher oxidierte Fasern mit einer Mantel-Kern-Struktur für Stoffe mit hohen Querfestigkeitseigenschaften in Kombination mit gleichmäßiger Qualität und Flexibilität hergestellt. Bei diesem Verfahren werden verschiedene Arten von Spinndüsenstrukturen zur Ausführung des Verfahrens verwendet. Das Verfahren wird insbesondere in Verbindung mit Kurzspinnsystemen angewandt. Bei dem Verfahren wird die Polymerzusammensetzung (u. a. Polypropylen: MFI = 0,5–40, Mw/Mn ≥ 4,5) in der Spinndüse erwärmt (z. B. induktiv) oder in unmittelbarer Nähe (z. B. mittels einer elektrisch beheizten, mit einer Öffnung versehenen Platte, die unmittelbar über der Düse angeordnet ist), so daß die Zusammensetzung teilweise degradiert wird. Die teilweise degradierte Polymerzusammensetzung wird zur Bildung geschmolzener Filamente extrudiert. Die geschmolzenen Filamente werden sofort in einer oxidierenden Atmosphäre (Sauerstoff, Ozon, Luft) abgeschreckt, um sie zumindest einer Oberflächenkettendegradation zu unterziehen. In der Beschreibung und den Patentansprüchen ist angegeben, daß aus den nach diesem Verfahren hergestellten Fasern Stoffmaterialien hergestellt werden können (23,9 g/m2, Bahngeschwindigkeit 76,2 m/min), deren Querfestigkeit wenigstens 12,6 N/50 mm beträgt.In the process according to patent application FI 943072/230694, peripherally oxidized fibers with a sheath-core structure for fabrics with high transverse strength properties are produced in combination with uniform quality and flexibility. In this process, different types of spinneret structures are used to carry out the process. The method is used in particular in connection with short spinning systems. In the process, the polymer composition (including polypropylene: MFI = 0.5-40, M w / M n ≥ 4.5) is heated (e.g. inductively) in the spinneret or in the immediate vicinity (e.g. using a electrically heated, provided with an opening, which is arranged directly above the nozzle), so that the composition is partially degraded. The partially degraded polymer composition is extruded to form molten filaments. The melted filaments are immediately quenched in an oxidizing atmosphere (oxygen, ozone, air) in order to subject them to at least surface chain degradation. In the description and the patent claims it is stated that material materials can be produced from the fibers produced by this method (23.9 g / m 2 , web speed 76.2 m / min), the transverse strength of which is at least 12.6 N / 50 mm ,
Es kann festgestellt werden, daß die Beschreibung des Verfahrens nicht die vorliegenden breiten Patentansprüche stützt, und zwar mangels Angabe vieler relevanter Daten. Folgendes kann zu den Unklarheiten und Mängeln der Beschreibung gesagt werden:
- – Es fehlen Angaben hinsichtlich der Fasermaße, Festigkeitswerte, Struktur, Kristallinitätsgrad, Kettenorientierung, Periodenwerte und anderer Faktoren, durch die die Wärmeverbindung beeinflußt wird.
- – Die Angabe der minimalen Querfestigkeit des Stoffes bedeutet keine Angabe der Stoff-Festigkeit, da die entsprechenden Längsfestigkeiten und Dehnungen nicht angegeben sind. Bei Verwendung herkömmlicher Polypropylenfasern können die erwähnten Querfestigkeiten nur durch Regelung der Kardierung erreicht werden.
- – Der bei dem Verfahren angewandt Mikrofusionsprozeß ist nicht ausreichend, um die Wärmefestigkeitseigenschaften der Fasern oder Faservliese nachzuweisen, noch sind es die Festigkeitswerte der hergestellten Stoffe, da kein Zusammenhang zwischen dem erwähnten Verfahren und den Ergebnissen der direkten Festigkeitsmessungen angegeben ist. Das Fehlen dieser und einiger andere relevanter Angaben verhindert nahezu völlig einen Ver gleich des Oxidationsverfahrens nach der Patentanmeldung mit anderen bekannten Verfahren.
- - There is no information regarding the fiber dimensions, strength values, structure, degree of crystallinity, chain orientation, period values and other factors by which the thermal connection is influenced.
- - The specification of the minimum transverse strength of the material means no specification of the material strength, since the corresponding longitudinal strengths and strains are not specified. When using conventional polypropylene fibers, the mentioned transverse strengths can only be achieved by regulating the carding.
- - The microfusion process used in the process is not sufficient to demonstrate the heat resistance properties of the fibers or non-woven fabrics, nor is it the strength values of the materials produced, since there is no connection between the method mentioned and the results of the direct strength measurements. The lack of this and some other relevant information almost completely prevents a comparison of the oxidation process after the patent application with other known processes.
Mittels des Verfahrens nach der Patentanmeldung FI 942889/160694 /20/ erfolgt eine Wärmeverbindung von Polyolefinfasern, die insbesondere zur Herstellung von Vliesstoffen mittels beheizter Walzen geeignet sind. Das Verfahren beruht auf der Beobachtung, daß eine Vergrößerung des Durchmessers des Düsenkanals in der Spritzgußform des Extruders auf einen Wert ≥ 0,5 mm (0,5–2.0 mm) eine erhebliche Verbesserung der Wärmeverbindungseigenschaften der Produktfasern ergibt. Nach der Beschreibung ist das Verfahren sowohl zur Herstellung von Stapelfasern als auch bei Spinnverbindungsverfahren geeignet. Wenn bei der Herstellung von Stapelfasern ein Aufwickelbereich von 30–500 m/min beim Spinnen angewandt wird, liegt ein geeigneter Abstand für die Schmelzfilamente im Bereich von 10–350 mm. Nach der Beschreibung liegt die Spinntemperatur im Bereich von 240–310°C und das anschließende Ziehen (< 100°C) im Ziehverhältnisbereich von 1,1 bis 3,5. Das Verfahren wird auf Polyolefine im Schmelzindexbereich von MFI = 5 –25 angewandt.By means of the method according to the patent application FI 942889/160694 / 20 / there is a thermal connection of polyolefin fibers, which in particular for the production of nonwovens by means of heated Rollers are suitable. The process is based on the observation that a Enlargement of the Diameter of the nozzle channel in the injection mold of the extruder to a value ≥ 0.5 mm (0.5-2.0 mm) a significant improvement in the thermal connection properties of the product fibers. After the description is the procedure for the production of staple fibers as well as for spun joining processes suitable. If a winding area in the manufacture of staple fibers from 30-500 m / min is used in spinning, there is a suitable distance for the Melt filaments in the range of 10-350 mm. According to the description the spinning temperature is in the range of 240-310 ° C and the subsequent drawing (<100 ° C) in the draw ratio range from 1.1 to 3.5. The process is based on polyolefins in the melt index range from MFI = 5-25 applied.
Die Beschreibung enthält eine Vielzahl von Beispielen zur Herstellung von Stapelfasern und zum Spinnverbinden mit den Bedingungen: Düsenkanaldurchmesser: 0,4–0,9 mm; Spinntemperatur: 280 bis 310°C; Kühlabstand: 5-30 mm und Aufwickelgeschwindigkeit 60 bis 2400 m/min. In der Beschreibung ist ferner ein neues Verfahren zum Messen der Wärmeverbindungseigenschaften der Fasern offenbart, das unter anderem nur bei den Beispielen angewandt wurde. Die Beschreibung läßt keinen Zusammenhang zwischen den nach dem neuen Meßverfahren erzielten Ergebnissen und denjenigen eines herkömmlichen Direktmeßverfahrens der Stoffzugfestigkeit, Dehnung und Zähigkeit erkennen. Es ist festzustellen, daß das nach dem erwähnten Meßverfahren gewonnene Ergebnis infolge der Verbindung des Faservlieses mit beheizten Walzen hinsichtlich der zugehörigen starken Scherkräfte mehrdeutig ist. Als Beispiel kann erwähnt werden, daß die Anwendung eines Ziehverhältnisses von 3,5 bei mechanischem Ziehen einer Faser nach den Ansprüchen 5 und 6 der Anmeldung unter Anwendung eines Verfahrens mit nur einem Formwerkzeug ein guter Wärmeverbindungswert mit einer Faser erreichbar ist, von der bekannt ist, daß sie äußerst schlechte Wärmeverbindungseigenschaften hat.The description contains a large number of examples for the production of staple fibers and for spunbonding under the conditions: nozzle channel diameter: 0.4-0.9 mm; Spinning temperature: 280 to 310 ° C; Cooling distance: 5-30 mm and winding speed 60 to 2400 m / min. The description also discloses a new method for measuring the thermal bonding properties of the fibers, which was used only in the examples, among others. The description shows no connection between the results obtained by the new measuring method and those of a conventional direct measuring method of tensile strength, elongation and toughness. It should be noted that the result obtained by the measurement method mentioned is ambiguous due to the connection of the nonwoven fabric with heated rollers with regard to the associated strong shear forces. As an example, it can be mentioned that the use of a draw ratio of 3.5 with mechanical drawing of a fiber according to claims 5 and 6 of the application, using a single tool method, a good heat bond value can be achieved with a fiber known to have extremely poor heat bond properties.
Die bei einer Wärmeverbindung nach der Beschreibung erzielten Ergebnisse können nicht mit dem Stand der Technik des Wärmeverbindens herkömmlicher Vliesstoffe verglichen werden.The one with a heat connection according to the description achieved results not more conventional with the prior art of heat bonding Nonwovens are compared.
Es kann auch erwähnt werden, daß die in der US 5 281 378 und der FI 942889 beschriebenen Verfahren direkt aus den Schmelzspinnmodellen (z. B. Kase & Matsuo, /1/) abgeleitet werden können und beide die gleiche naturwissenschaftliche Basis haben.It can also be mentioned that the in the processes described in US Pat. No. 5,281,378 and FI 942889 can be derived from the melt spinning models (e.g. Kase & Matsuo, / 1 /) and both have the same scientific basis.
Bei der begrenzten Anzahl durchgesehener Veröffentlichungen, die sich mit der oxidativen Oberflächendegradation von Polymerschmelzspinnfilamenten befassen, ist kein Alles-inklusive-Verfahren oder Regelmodell für ein Kurzspinnsystem gefunden worden.Given the limited number of reviews Publications, which deals with the oxidative surface degradation of polymer melt spun filaments is not an all-inclusive process or a rule model for a short spinning system been found.
Bei den folgenden Beispielen werden einige Betriebsprinzipien bezüglich des Schmelzspinnverfahrens, bei dem eine oxidative Degradation angewandt wird, im einzelnen geschildert.The following are examples some operating principles regarding the melt spinning process, in which an oxidative degradation is applied is described in detail.
Beispiel 1example 1
Bei dem Beispiel 1 werden die Basis für die Erfindung und wesentliche sich darauf beziehende Beobachtungen anhand detaillierter Beispiele offenbart.In example 1, the base for the Invention and essential observations based thereon disclosed more detailed examples.
Unterbeispiel 1.1Subexample 1.1
Das Unterbeispiel 1.1 offenbart die Herstellungseinrichtung und deren Betrieb für Fasern und Stoffe, die den Beispielen der Beschreibung und der Erfindung entsprechen und zur Entwicklung des Verfahrens benutzt wurden.Subexample 1.1 discloses the Manufacturing facility and its operation for fibers and fabrics that the Examples of the description and the invention correspond to and Development of the process were used.
Bei der Herstellung der Faserprobenreihen zur Beschreibung des neuen erfindungsgemäßen Verfahrens wurden das sogenannte Kurzspinnverfahren angewandt und entsprechende Vorrichtungen benutzt.When producing the fiber sample series to describe the new method according to the invention, the so-called Short spinning process applied and appropriate devices used.
Die Spinn- und Ziehversuchsreihen wurden generell mit Versuchsvorrichtungen hergestellt, die sich von Produktionsvorrichtungen nur in der Anzahl der Spinneinheiten, jedoch nicht in ihrer Größe unterschieden. Die Versuchsvorrichtungen waren hinsichtlich der Meßtechnik besser ausgerüstet als die Produktionsvorrichtungen. Die Düsendurchmesser (mm) und Düsenanzahl in den Spinndüsenplatten, die für die Versuchsreihen benutzt wur den, betrugen: 0,25 und 0,30/30500, 0,40/22862 und 0,70/12132.The spinning and drawing test series were generally manufactured with test devices that differ from Production devices only in the number of spinning units, however not differentiated in size. The Test devices were better equipped in terms of measurement technology than the production devices. The nozzle diameter (mm) and number of nozzles in the spinneret plates, the for the test series were used: 0.25 and 0.30 / 30500, 0.40 / 22862 and 0.70 / 12132.
Die Kapazität (g/min) der Spinnvorrichtung
betrug P = 45,88 × ρ × nr, wobei ρ (=
F(T)) die Polymerdichte (g/cm3) und nr die Drehzahl der Polymerpumpe (min–1)
ist. Zum Vergleich (u. a. das Spinnziehverhältnis) der Warm- und Kaltgeschwindigkeiten
(Düse und
Godets) wird die Warmgeschwindigkeit als die Kaltgeschwindigkeit
(cm/min) berechnet, d. h.:
Die Teile der Kurzspinnziehvorrichtung,
die bei den Versuchen verwendet wurde,
Die Verformungsänderungen des Spinnfilaments
im geschmolzenen Zustand nach der Düse bei verschiedenen Spinnbedingungen
wurden mit einer CCD-Kamera fotografiert und die Information auf
einem Magnetband aufgezeichnet. Die Analyse der Aufzeichnung und
Messungen wurde nach Bildanalyseverfahren durchgeführt. Ein
Teil der Proben, die zur Analyse von Details der Erfindung benutzt
wurden, wurden unter kontrollierten Bedingungen auf einer Haake-Rheocord-90
hergestellt, die auch mit einer mechanischen Ziehvorrichtung mit
Ofen versehen war. Die Faserstruktur wurde mittels Röntgenstrahl-WAXS- und SAXS-Verfahren (Philips
PW 1730/10, PW 1710/00, Kratky-KCSAS), AFM-Verfahren (TME-rasterscope
Alle in der Zeichnung dargestelltem Vorrichtungen entsprechen denen, die bei der Serienfertigung benutzt werden. Die Herstellungs- und Verbindungsgeschwindigkeit (Verfestigungsgeschwindigkeit) der Faserbahn auf der Verbindungsstrecke waren im Bereich von 25–100 m/min einstellbar. Die obere Walze war mit Halbmond- oder runden Vorsprüngen versehen, und bei der glatten unteren Walze der Verbindungsvorrichtung waren die Temperatur und der Druck einstellbar. Der Durchmesser der Verbindungswalze entsprach dem bei der Serienfertigung angewandten, doch ihre Breite betrug nur 2,2 m.All devices shown in the drawing correspond to those used in series production. The production and connection speed (solidification speed) of the fiber web on the connection section was adjustable in the range of 25-100 m / min. The upper roller was provided with crescent or round protrusions, and the temperature and pressure were adjustable on the smooth lower roller of the connector. The diameter of the connecting roller corresponded to that series production, but its width was only 2.2 m.
Bei den Untersuchungen des Faserverbindungsmechanismus
wurden sogenannte Faserschlaufenverbindungs- und Direktverbindungsprüfungen mit
einem mechanischen und dynamisch-mechanischen Thermoanalysator (Mettler
3000/TMA40 und Seiko 5600/DMS-200) durchgeführt. Die isothermischen und
dynamischen Oxidationsverdampfungs prüfungen wurden thermogravimetrisch
durchgeführt
(Mettler 3000/T650), Die relativen Positionen der Abschreck-, Oxidations- und Spinndüsen der
Schmelzspinnvorrichtung, die bei den Versuchen benutzt wurde, sind
in
Unterbeispiel 1.2Subexample 1.2
Bei dem Unterbeispiel 1.2 wurde die dynamische Verformung bei der Abschreckung eines geschmolzenen Polymerfilaments untersucht, das aus der Spinndüse eines bei der Serienfertigung benutzten Spinnsystems austritt.In sub-example 1.2 dynamic deformation upon quenching a molten polymer filament examined that from the spinneret of a spinning system used in series production emerges.
Die Anwendung der richtigen Sauerstoffmenge auf der Oberfläche eines Filaments im geschmolzenen Zustand bei der richtigen Temperatur und an der richtigen Stelle ist bei einem Verfahren, das auf der thermischen oxidativen Degradation der Filamentoberflächenschicht beruht, wesentlich. Im Hinblick auf die Erzeugung einer geeigneten Konzentration des Sauerstoffs in der Oberfläche, seines Diffusionstransports und dessen Regelung ist es wichtig, die Größe der für den Sauerstofftransport geeigneten Oberfläche des Filaments im geschmolzenen Zustand und die Änderungen darin zu kennen. Bei dem vorliegenden Kurzspinnverfahren finden die Verformungen wegen des kurzen Abschreckabstand sehr rasch statt. Zur Prüfung der Oberflächenänderungen wurde die Verformung des geschmolzenen Spinnfilaments mittels einer Videoka mera in Abhängigkeit vom Abstand von der Düsenoberfläche in Richtung der Filamentachse gemessen.Applying the right amount of oxygen on the surface of a filament in the molten state at the right temperature and is in the right place with a procedure based on the thermal oxidative degradation of the filament surface layer based, essential. With a view to generating a suitable one Concentration of oxygen in the surface, its diffusion transport and its regulation it is important to size the most suitable for oxygen transport surface of the filament in the molten state and to know the changes therein. The deformations are found in the present short spinning process because of the short quenching distance. To check the interface changes was the deformation of the molten spun filament by means of a Videoka mera depending from the distance from the nozzle surface in the direction measured on the filament axis.
Die Tabelle 1 enthält die Spinnbedingungen
von Proben, die in einer Reihe zur Messung der Verformung des geschmolzenen
Filaments benutzt wurden, und die entsprechenden Ergebnisse, die
aus dem Filamentprofil errechnet wurden, sind in
Es kann gefolgert werden, daß die in
der Tabelle 2 und in
In der folgenden Tabelle sind einige
Vergleichswerte aus den Filamentprofilmeßwerten der
Wie die Tabelle zeigt, ergibt eine Vergrößerung der Düsenöffnungsweite (Nr. 3 bis Nr. 319) eine erhebliche Verlangsamung des Kühleffekts und der Verdünnung des Filaments, weshalb während der Schmelzverformung der Unterschied insbesondere in den Manteloberflächen zu nimmt, so daß er erheblich größer als der Unterschied zwischen den Düsenkapazitäten ist (bei den Proben sind die Produktionskapazitäten von gleicher, die Düsenkapazitäten jedoch von unterschiedlicher Größe). In diesem Fall nimmt auch die Gesamtverzögerungszeit der Filamentverformung erheblich zu. Eine Vergrößerung der Düsenöffnungsweite beeinflußt daher sehr vorteilhaft den Sauerstofftransport und eine günstige Realisierung der oxidativen Degradation im Filament.As the table shows, there is one Enlargement of the Nozzle opening width (No. 3 to No. 319) a significant slowdown in the cooling effect and the dilution of the filament, which is why during the difference in the melt deformation increases, particularly in the jacket surfaces, so he significantly larger than is the difference between the nozzle capacities (The production capacities of the samples are the same, but the nozzle capacities of different sizes). In in this case the total delay time of the filament deformation also increases significantly. An enlargement of the Nozzle opening width affected therefore very advantageous the oxygen transport and a cheap implementation the oxidative degradation in the filament.
Die Kraftgleichgewichtsgleichung
(
Δn
= (F/A)(K/T). Nach den Tabellen ist die Düsenkapazität bei den Proben Nr. 14–18 konstant,
während
sich die Menge und Geschwindigkeit der Abschreckluft ändert. Bei
den Proben Nr. 14–16
nimmt die Linienspannung ab, wenn die Abschreckluftgeschwindigkeit
abnimmt, so daß die
Verformungsgeschwindigkeit (δv/δy) und der
Gradient dA/dy abnehmen (
Nachstehend wird der Diffusionssauerstofftransport durch die geschmolzene Filamentoberfläche hindurch, die beim Spinnen gebildet wird und als Funktion der Zeit einer Verformung unterliegt, kurz betrachtet. Das Fehlen hinreichend genauer Sauerstofflöslichkeits- und – diffusionsdaten im geschmolzenen Polymer verhindert eine quantitative Messung der Diffusion. Beim Diffusionssauerstofftransport ist die Menge des pro Zeiteinheit (dm/dt) transportierten Materials direkt proportional der Diffusionskonstanten (D), zur Oberfläche (A), die senkrecht zum Diffusionsstrom steht, und zum Konzentrationsgradienten (dc/dx) in Richtung des Diffusionsstroms, d. h. nach dem Fick'schen Gesetz /21/ dm/dt = D × A × (dc/dx) /15/ Beim Schmelzspinnen ist mithin die Manteloberfläche, die über der Deformationszone gebildet wird, die sich von der Düsentemperatur bis zur Verfestigungstemperatur ausdehnt, zur Diffusion geeignet.Below is the diffusional oxygen transport through the molten filament surface, which is the result of spinning is formed and is subject to deformation as a function of time, briefly considered. The lack of sufficiently accurate oxygen solubility and - diffusion data in the molten polymer prevents quantitative measurement of the Diffusion. For diffusional oxygen transport, the amount of per unit of time (dm / dt) transported material directly proportional the diffusion constant (D), to the surface (A), which is perpendicular to the Diffusion current stands, and to the concentration gradient (dc / dx) in the direction of the diffusion current, d. H. according to Fick's law / 21 / dm / dt = D × A × (dc / dx) / 15 / With melt spinning, therefore, the surface of the jacket is above the Deformation zone is formed, which differs from the nozzle temperature expands to the solidification temperature, suitable for diffusion.
Die Tabelle 2 und
Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, daß bei den Untersuchungsbedingungen der Einfluß des Sauerstofftransports auf den Unterschied der Verformungsoberflächen der Filamente, die dem großen und dem kleinen Düsendurchmesser entsprechen, sehr groß ist. Der Einfluß des Sauerstoffs auf das Diffusionssystem als Folge der Änderung der Verformungsoberfläche kann zunehmen, so daß er wichtig ist.The results show that that at the investigation conditions the influence of oxygen transport on the difference in the deformation surfaces of the filaments that the huge and the small nozzle diameter correspond, is very large. The influence of Oxygen to the diffusion system as a result of the change the deformation surface can increase so that he important is.
Ferner sei darauf hingewiesen, daß die Differenz der Sauerstoffdiffusionskonstanten, die den Spinn- und Verfestigungstemperaturen entsprechen, etwa 1,5 bis 2 De kaden beträgt. Als grobe Annäherung wurde der Wert für die amorphe Polypropylenphase bei niedriger Temperatur als Wert der Diffusionskonstanten gewählt (/5/, Jellinek: Do = 1,5, E = 8700 cal/mol), ohne Korrektur der Orientierung, der Sauerstoffkonzentration usw.It should also be noted that the difference in the oxygen diffusion constants, which correspond to the spinning and solidification temperatures, is about 1.5 to 2 De kaden. As a rough approximation, the value for the amorphous polypropylene phase at low temperature was chosen as the value of the diffusion constant (/ 5 /, Jellinek: D o = 1.5, E = 8700 cal / mol), without correcting the orientation, the oxygen concentration, etc.
Auf der Basis der Änderungen der Größe der Filamentoberfläche, Verformungszeit und Molekülkettenorientierung zeigen die Ergebnisse des Unterbeispiels 1,2 deutlich, daß die Oxidationsdüse unmittelbar neben der Spinndüsenoberfläche angeordnet werden muß. Um die Werte der Sauerstoffkonzentration in der Oberfläche (die Löslichkeit) und entsprechend den Konzentrationsgradienten (die Kraft hinter der Diffusion) zu erhöhen, sollte der Sauerstoffpartialdruck in der oxidativen Gasphase so hoch wie möglich sein.Based on the changes the size of the filament surface, deformation time and molecular chain orientation the results of sub-example 1,2 clearly show that the oxidation nozzle is immediate arranged next to the spinneret surface must become. To get the values of the oxygen concentration in the surface (the Solubility) and according to the concentration gradient (the force behind diffusion) the oxygen partial pressure in the oxidative gas phase should be like this high as possible his.
Unterbeispiel 1.3Subexample 1.3
Das Unterbeispiel 1.3 betrifft die Realisierung eines autogenen Oxidations-Degradations-Prozesses einer Spinnfilamentoberfläche im geschmolzenen Zustand und ein entsprechendes Regelungsverfahren mittels einer Versuchsreihe.The sub-example 1.3 concerns the Realization of an autogenous oxidation-degradation process Spinnfilamentoberfläche in the molten state and a corresponding control procedure by means of a series of experiments.
Auf der Basis der Messungen am Spinnprofil eines geschmolzenen Filaments (Unterbeispiel 1.2) ist es offensichtlich, daß die Oxidation unmittelbar auf den Anfang der größten Filamentverformungsfläche gerichtet werden muß, wo die Oxidationsfläche des Filaments am größten ist, die Spinnlinienspannung (SLT) am geringsten ist, die Temperatur tief abfällt, die Verformungsverzöge rungszeit am längsten ist und die Molekülkettenorientierung des Polymers nach der Düse am geringsten ist.Based on the measurements on the spinning profile a molten filament (subexample 1.2) it is obvious that the Oxidation is aimed directly at the beginning of the largest filament deformation area must become, where the oxidation surface of the filament is the largest the spinning line tension (SLT) is the lowest, the temperature falls deeply the deformation delay time the longest is and the molecular chain orientation of the polymer after the nozzle is the least.
Bei einem Kurzspinnsystem beträgt der Abschreckabstand
des Filaments von der Düse
nur 25 mm, d. h. er ist sehr kurz im Vergleich zu den 250–1500 mm
eines Langspinnsystems. Infolge des sehr kleinen Verarbeitungsraums
sind die Oxidations- und Abschreckdüsen für das Filament bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
voneinander getrennt. Bei diesem Verfahren erfolgt die Oxidation
als gezielte Oxidation mit einem sehr engen Düsenspalt (0,60 mm × 460 mm)
und hinreichend hoher Geschwindigkeit, so daß die Oxidationsgasphase erforderlichenfalls
in der Lage ist, den hinteren Teil des Abschreckgasstroms in den
Filamentraum eindringen zu lassen. Das Einblasverfahren beruht auf
der schlechten Mischbarkeit der Gase bei den erwähnten Bedingungen /22/. Die
Position der Oxidationsdüse
in bezug auf die Filamentbündel
und die Spinndüsenoberfläche muß sorgfältig eingestellt
werden (
Obwohl die bei der Filamentoxidation benötigte Sauerstoffmenge und mithin die aus der Düse austretende gering ist, wird bei der Oxidation und deren Einstellung nötigenfalls mit Sauerstoff angereicherte Luft benutzt. Eine Zunahme des Sauerstoffgehalts in der Blasluft beeinflußt die Steilheit des radialen Sauerstoffkonzentrationsgradienten im Filament /21/ und gleichzeitig den Grad und die Stelle der Molekülkettendegradation. Durch Verringerung des Sauerstoffmangels in der Filamentoberfläche und außerhalb ist es möglich, die Quali tät und Menge verdampfender Sauerstoffverbindungen zu beeinflussen. Bei schwierigen Spinnbedingungen (kleiner Düsendurchmesser und Herstellung feiner Filamente) ist es möglich, beim Spinnen die verfügbare Wärme zwischen den Oxidations- und endothermen Verdampfungsreaktionen (die eine Funktion der Sauerstoffkonzentration sind) zum Erwärmen der Oberflächenbereiche des Polymerfilaments effektiv auszunutzen.Although the filament oxidation needed The amount of oxygen and therefore the small amount emerging from the nozzle, is enriched with oxygen during the oxidation and its adjustment if necessary Air used. An increase in the oxygen content in the blown air affected the steepness of the radial oxygen concentration gradient in Filament / 21 / and at the same time the degree and location of the molecular chain degradation. By Reduction of the lack of oxygen in the filament surface and outside Is it possible, the quality and influence the amount of evaporating oxygen compounds. With difficult spinning conditions (small nozzle diameter and production fine filaments) it is possible when spinning the available heat between the oxidation and endothermic evaporation reactions (the one Function of the oxygen concentration) for heating the surface areas effective use of the polymer filament.
Zur Verbesserung der Spinnoxidation
und ihres Regelsystems wurden mehrere Spinnversuchsreihen ausgeführt. Die
Meßergebnisse
dieser Versuchsreihen sind in der Tabelle 3 und der
Bei der Versuchsreihe Nr. 309 wurde
das Verhalten des erfindungsgemäßen Regelungssystems
hinsichtlich des Betriebs der Abschreck- und Oxidationsdüsen untersucht.
Die anfänglichen
Molekulargewichte und der Schmelzindex des in der Versuchsreihe
benutzten Polymers waren: Mw = 255000, Mn = 49250, D = 5,25 und MFI = 13,5. Die Temperaturen
der Extruderheizzonen und der Spinndüse betrugen 255–265–265–280–290–290°C und 295°C. Die Spinnschmelztemperatur
betrug 286°C.
Die Förderleistung
der Spinnpumpe war P = 42,78 dm3/h. Der
Durchmesser der Spinndüse
war Ds = 0,70 mm, und die entsprechenden
Positionen der Abschreck- und Oxidationsdüsen sind im Unterbeispiel 1.1
und in
Das Volumen und die Steuerungsgeschwindigkeiten
in Tabelle 3 sind nicht vom STP-Typ, sondern entsprechen den Produktionsbedingungen
(ϑ = 24 ± 1°C, p = 1,0
bar). Es wurde festgestellt, daß die
einfache ermittelte Regelgleichung mit hinreichender Genauigkeit
angewandt werden konnte, wenn die sogenannte Partialdruckgeschwindigkeit
als Sauerstoffströmungsgeschwindigkeit
benutzt wurde, d. h. v02 = P02 x
v, wobei v die Geschwindigkeit der mit Sauerstoff angereicherten
Luft ist. Bei den Proben Nr. 7 – 12
der Versuchsreihen waren die Abschreckgasgeschwindigkeiten und entsprechenden
Spinnfadenspannungen annähernd
gleich groß,
während
sie bei den Proben Nr. 13–16
erheblich voneinander abwichen. Die mittels der Gleichung berechneten
Werte entsprechen bei allen Proben ziemlich genau den direkt gemessenen
Werten. Aus
In der Versuchsreihe Nr. 314 sind
die gleichen Versuchsbedingungen benutzt worden wie in der Reihe Nr.
309, doch betrug der Spinndüsendurchmesser
Ds nur 0,25 mm. Die Oxidationsdüse befand
sich in der Position b. Die ermittelte Oxidationsfunktion [MFI =
29,8 + 0,376 × v02] ist in
In den Versuchsreihen Nr. 325 und
326 war der Spinndüsendurchmesser
D2 = 0,30 mm. Die Oxidationsdüse wurde
in die Position c (
Die Anwendung einer zwei- oder beidseitigen Oxidationsdüse verbessert das Oxidationsergebnis. Eine Verringe rung der freien Öffnung der Oxidationsdüse erhöht die Strömungsgeschwindigkeiten und dementsprechend die oxidative Degradation, was insbesondere als ein Faktor zu berücksichtigen ist, der die Oxidationsgaspegel verringert, wenn eine zweiseitige Düse verwendet wird.The application of a two or two sided oxidation nozzle improves the oxidation result. A reduction in the free opening of the oxidation nozzle elevated the flow velocities and accordingly the oxidative degradation, which in particular to be considered as a factor which reduces the oxidizing gas level when a bilateral Nozzle used becomes.
Die wesentlichen Faktoren, durch die der Abschreckoxidationsgrad und die Degradation beeinflußt werden, sind die Temperatur, die Düsengröße und die entsprechende Spinndeformation, die Zuführleistung, der Sauerstoffgehalt des Abschreckgases, die Molekulargewichtsverteilung usw.The main factors by which influence the degree of quenching oxidation and the degradation, are the temperature, the nozzle size and the corresponding spin deformation, the feed power, the oxygen content of the quenching gas, the molecular weight distribution, etc.
Die Verwendung von mit Sauerstoff angereicherter Luft beim Abschrecken zur Erhöhung der Degradation ist bei den für einen Serienfertigungsbetrieb benötigten Mengen wirtschaftlich nicht vertretbar. Bei den für die Versuchsreihe Nr. 309 angewandten Spinnbedingungen, wobei die der Düsenplatte entsprechende Gesamtleistung konstant war, hatte die Düsengröße auf den Schmelzindex ungefähr folgenden Einfluß: Ds, mm/MFI: 0,25/27-0,30/30–0,40/35–0,70/41. Aufgrund des hohen Spinnziehverhältnisses führt die Verwendung einer Düse mit großem Durchmesser zu Qualitätsproblemen bei der Serienfertigung feiner Fasern.The use of oxygen-enriched air for quenching to increase degradation is economically unreasonable for the quantities required for a series production plant. In the spinning conditions used for test series No. 309, the total output corresponding to the nozzle plate being constant, the nozzle size had approximately the following influence on the melt index: D s , mm / MFI: 0.25 / 27-0.30 / 30-0 , 40/35 to 0.70 / 41st Due to the high spinning draw ratio, the use of a nozzle with a large diameter leads to quality problems in the series production of fine fibers.
Eine hohe Temperatur der Spinnschmelze erleichtert die Abschreckdegradation, doch hängt ihre Anwendbarkeit von den rheologischen Eigenschaften des Polymers und den Qualitätsanforderungen an das Spinnprodukt ab. Eine hohe Temperatur hat auch eine starke thermische Degradation im Extruder zur Folge, was die mechanischen Eigen schaften der Faser schwächt und auch den Effekt einer erfolgreich durchgeführten peripheren Degradation.A high temperature of the spinning melt eases deterrent degradation, but its applicability depends on the rheological properties of the polymer and the quality requirements to the spun product. A high temperature also has a strong one thermal degradation in the extruder resulting in the mechanical Properties of the fiber weaken and also the effect of successfully performing peripheral degradation.
Eine ökonomische Serienfertigung hochqualitativer feiner Fasern erfordert u. a. eine möglichst geringe oxidative Luftmenge, die mit wenig Sauerstoff angereichert ist, einen kleinen Düsendurchmesser und eine geringe Spinntemperatur.An economical series production high quality fine fibers may require a. one if possible low amount of oxidative air enriched with little oxygen is a small nozzle diameter and a low spinning temperature.
Zur Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Regelverfahrens wurden Versuche zur Modifizierung der zugeführten Polymeren durchgeführt, um den Anforderungen an die periphere Filamentoxidation bei einem Kurzspinnsystem zu entsprechen. Zu Beginn wurden jedoch Polypropylenpolymere mit sehr niedrigem und sehr hohem Molekulargewicht gemischt, wobei angenommen wurde, daß auch bei niedrigen Düsengeschwindigkeiten im Kurzspinnsystem das kurzkettige Polymer im Oberflächenbereich des Filaments infolge der großen Viskositätsdifferenz angereichert würde. Gleichzeitig würde das kurzkettige Polymer als Weichmacher im Gemisch wirken, insbesondere während der Extrusion. Im Falle einer erfolgreichen Mischung konnte auch eine Zunahme der Degradationsgeschwindigkeit im System, die durch nicht-zufällige Molekülkettenendinitiation bewirkt würde, ausgenutzt werden. Auch die Temperatur der Spinnschmelze konnte gesenkt werden, so daß der Grad der thermischen Degradation bei der Extrusion abnahm und eine gut degradierte Faseroberfläche erzielt wurde, ohne eine erhebliche Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Produktfaser.In order to further develop the control method according to the invention, tests were carried out to modify the polymers supplied in order to meet the requirements for peripheral filament oxidation in a short spinning system. At the beginning, however, very low and very high molecular weight polypropylene polymers were mixed, it being assumed that even at low nozzle speeds in the short spinning system, the short-chain polymer would accumulate in the surface area of the filament due to the large difference in viscosity. At the same time, the short-chain polymer would act as a plasticizer in the mixture, particularly during extrusion. In the case of a successful mix, one could Increasing the rate of degradation in the system, which would be caused by non-random molecular chain initiation, can be exploited. The temperature of the spinning melt could also be reduced, so that the degree of thermal degradation during the extrusion decreased and a well degraded fiber surface was achieved without a significant deterioration in the mechanical properties of the product fiber.
Bei der Versuchsreihe Nr. 331 wurde
eine Oxidation eines Filaments im geschmolzenen Zustand in Form
einer Mischung aus zwei Polypropylenpolymeren mit sehr unterschiedlicher
Kettenlänge
durchgeführt. In
der Versuchsreihe, bei der eine einseitige Oxidationsdüse in der
Position c benutzt wurde, betrug die Spinntemperatur 265 (270)°C und die
Spinndüse
0,25–30500.
Das Spinngemisch enthielt 5 und 10 Gewichtsprozent Polymer mit einem
Schmelzindex von 400 (Nr. 032), gemischt mit einem Polymer (Nr.
031) mit einem Schmelzindex von 4,4. Bei den in der Tabelle 2 angegebenen
Ergebnissen ist ersteres Gemisch mit den Probennummern 5–10 und
letzteres mit den Probennummern 1–3 bezeichnet (siehe auch
Als Regelgleichung für die Spinnoxidation
erhält
man eine Funktion der Sauerstoffströmungspartialdruckgeschwindigkeit
(ohne Berücksichtigung
der Abschreckgeschwindigkeit)
Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, daß ein Zusatz von 5 Gewichtsprozent PP 32 den Abschreckdegradationsgrad nicht (im Vergleich zu anderen Werten von Versuchsreihen mit kleinerem Durchmesser) erhöht, daß der Wert der Abschreckdegradation bei größerer Zusatzmenge rasch ansteigt (wobei die Scherviskositätslogarithmen in Abhängigkeit von der Konzentration weitgehend linear sind). Durch geeignete Modifizierung der Spinnpolymere lassen sich sehr günstige und erwünschte Regelwerte erzielen, wenn mit kleinen Düsendurchmessern und Serienfertigungs-Zuführkapazitäten gearbeitet wird.The results show that the existence Add 5% by weight of PP 32 to the degree of quench degradation not (compared to other values from test series with a smaller one Diameter) increased, that the The value of the quench degradation increases rapidly with a larger amount added (where the shear viscosity logarithms dependent on are largely linear in concentration). By suitable modification The spin polymers can be very favorable and desirable control values achieve if with small nozzle diameters and batch production feed capacities worked becomes.
Unterbeispiel 1.4Subexample 1.4
Im Unterbeispiel 1.4 werden die Änderungen der Polymermolekülverteilung und der Schmelzindizes untersucht, die bei der peripheren Oxidation der Filamente der Versuchsreihe des Unterbeispiels 1.3 im geschmolzenen Zustand auftreten.The changes are shown in sub-example 1.4 the polymer molecule distribution and investigated the melt indices used in peripheral oxidation of the filaments of the test series of subexample 1.3 in the molten Condition occur.
Die nachstehende Tabelle enthält die Ergebnisse der GPC-Analysen (Lösungsmittel TCB, 135°C und Kolumnen TS 9S & TS 10S) und Schmelzindexwerte (ASTM D 1238: 21,6 N/230°C) einiger im geschmolzenen Zustand oxidierter Spinnfilamente sowie von zugeführten Polymeren der Versuchsreihe Nr. 309 (und 331) aus dem Unterbeispiel 1.3.The results are shown in the table below GPC analysis (solvent TCB, 135 ° C and columns TS 9S & TS 10S) and melt index values (ASTM D 1238: 21.6 N / 230 ° C) of some in the molten state of oxidized spun filaments and of supplied polymers Test series No. 309 (and 331) from sub-example 1.3.
Die folgenden Gleichungen wurden zur Simulierung der weitgehend thermomechanischen und gleichzeitig leicht chemischen Degradation, die bei dem Extrusionsprozeß in einer normalen Luftatmosphäre bei der Versuchsreihe Nr. 309 auftreten, ermittelt: Mn = 6,602 × 104 × (MFI)–0,1126 und Mw/Mn = 7,727 × (MFI)–0,1485. Das ermittelte Ergebnis kann mit den Extrusionsergebnissen verglichen werden, die sowohl in einem Schutzgas als auch einer Luftatmosphäre ermittelt wurden.The following equations were determined to simulate the largely thermomechanical and at the same time slightly chemical degradation that occurs in the extrusion process in a normal air atmosphere in test series No. 309: M n = 6.602 × 10 4 × (MFI) −0.1126 and M w / M n = 7.727 x (MFI) -0.1485 . The result obtained can be compared with the extrusion results, which were determined both in a protective gas and in an air atmosphere.
Aus den Zeit-Temperatur-Funktionen, die die Verteilungsergebnisse der Thermodegradationsstudie von Chan & Balke /6/ simulieren (unter den Verzögerungszeit- und Schmelztemperaturbedingungen entsprechend der Reihe 309: τ = 5 min, ϑ = 286°C), erhält man für das unstabilisierte Polymer nur etwas geringere Molekulargewichtsabnahmen als bei der Versuchsreihe Nr. 309 (Δ Mw und Δ Mn: C & B: 69485 und 8111, d. h. –29,8 und –13,7%; Nr. 309: 63000 und 5850, d. h. –24,7 und –11,9%). Eine herkömmliche Menge eines Oxidans im Polymer der Versuchsreihe Nr. 309 (Phosphit-Phosphonit-Mischung + Antisäuremittel: 0,2%) ist bei der Verringerung der thermischen Degradation nicht von großer Wichtigkeit. Die Degradationsergebnisse bei der Versuchsreihe 309 mit einem Extruder entsprechen herkömmlichen Mehrfachextrusionsergebnissen in Anwesenheit von Luft, u. a. aus den MWD-MFI-Messungen von H. Hinsken et al. /7/. Die Steilheit der Funktionen lnMw, lnMn und ln(Mw/Mn)/lnMFI, die die Meßergebnisse simulieren, sind bei beiden Versuchsreihen nahezu gleich.From the time-temperature functions that simulate the distribution results of the thermal degradation study by Chan & Balke / 6 / (under the delay time and melting temperature conditions corresponding to the series 309: τ = 5 min, ϑ = 286 ° C), one obtains for the unstabilized Polymer only slightly smaller molecular weight decreases than in test series No. 309 (Δ Mw and Δ Mn: C & B: 69485 and 8111, ie -29.8 and -13.7%; No. 309: 63000 and 5850, ie -24 , 7 and –11.9%). A conventional amount of an oxidant in the series 309 polymer (phosphite-phosphonite mixture + anti-acid agent: 0.2%) is not of great importance in reducing thermal degradation. The degradation results in the test series 309 with an extruder correspond to conventional multiple extrusion results in the presence of air, inter alia from the MWD-MFI measurements by H. Hinsken et al. / 7 /. The steepness of the functions lnM w , lnM n and ln (M w / M n ) / lnMFI, which simulate the measurement results, are almost the same in both test series.
Der Grad der chemischen Degradation
durch Abschrekkungsluft nach dem Extruder ist von den Spinnbedingun gen
abhängig
(Unterbeispiel 1.3). Bei den im untersuchten Bereich angewandten
Spinnbedingungen ist dieser Grad im Vergleich zu der thermischen
und mechanischen Degradation niedrig. Die Anwendung einer Oxidationsdüse (einer
seitlichen Düse)
entsprechend dem neuen Verfahren ergibt erhebliche Änderungen
der Steilheit der Funktionen lnM/lnMFI, die die Degradationswirkungen
simulieren, im Vergleich zu den vorstehend erwähnten Funktionen, die sich
aus den Meßwerten
von Hinsken /7/ ergeben. Die Werte des lnMw der
Proben in der Versuchsreihe Nr. 309 nehmen weniger ab, und die Werte
des lnMn sind steiler in Abhängigkeit
vom Oxidationsgrad, als die vorstehend erwähnten Meßwerte. Die wesentlichste Änderung
findet jedoch bei den Dispersionswerten statt, die zunehmen, statt
abzunehmen, wie bei einer herkömmlichen
oxidativen Degradation. Bei der Oxidation mit seitlicher Düse in der
Versuchsreihe Nr. 309 wurden die folgenden Gleichungen ermittelt, die
das Molekulargewicht-Zahlenmittel und die Dispersionsergebnisse
simulieren:
Die Erweiterung der Polymermolekulargewichtsverteilung als Ergebnis der Oxidation ist nicht üblich. Es kann jedoch anhand von MWD-Gleichgewichtsberechnungen gezeigt werden, daß bei einer Nicht-Zufallsdegradation, um welche Degradation nach einer Oberflächenoxidation es sich auch handelt, die Dispersion der Gesamtverteilung im Filament mit zunehmender Oxidation zunimmt (die Dispersionswerte der Teile nehmen gleichzeitig in radialer Richtung des Filaments ab). Es kann erwähnt werden, daß eine ähnliche Abnahme der Dispersionswerte bei einer Oberflächendegradation im festen Zustand festgestellt werden konnten (S. Girois et al. /10/, J. E. Brown et al. /9/).The expansion of the polymer molecular weight distribution as a result of the oxidation is not common. However, it can be based on MWD equilibrium calculations show that at a Non-random degradation, by what degradation after surface oxidation it is also the dispersion of the total distribution in the filament with increasing oxidation increases (the dispersion values of the parts decrease simultaneously in the radial direction of the filament). It can mentioned be that a similar Decrease in dispersion values in the case of surface degradation in the solid state could be determined (S. Girois et al. / 10 /, J.E. Brown et al. / 9 /).
Bei den in der Beschreibung der US-Patentschrift 5 281 378 /17/ angegebenen Beispielen, die sich auf eine periphere Oxidation beziehen, sind nur die Mw/Mn- und MFI-Werte für die oxidierten Proben angegeben (die Mn- und Mw-Werte fehlen). Bei den Versuchsreihen B, C und D, die in den Schutzbereich der Patentansprüche fallen, waren die Anfangswerte des Verhältnisses Mw/Mn 7,75, 6,59 und 7,14. Die Verhältnisse Mw/Mn in der Versuchsreiche haben nach der Oxidation nahezu den gleichen Wert (5,3 ± 0,3) und sind von den MFI-Werten unabhängig (oder nehmen leicht ab, wenn der Schmelzindex zunimmt). Die Versuchsreihe A verhält sich ähnlich, doch sind die Anfangs- und Endwerte: Mw/Mn = 5,35 und 4,49 ± 0,08. Die Verteilungswerte, die bei dem Verfahren angegeben sind, verhielten sich unnormal und stützen nicht das Auftreten einer Oberflächenschichtdegradation.In the examples given in the specification of US Pat. No. 5,281,378 / 17 / which relate to peripheral oxidation, only the M w / M n and MFI values for the oxidized samples are given (the M n and M w values are missing). In the test series B, C and D, which fall within the scope of protection of the patent claims, the initial values of the ratio M w / M n were 7.75, 6.59 and 7.14. The ratios M w / M n in the test area have almost the same value after oxidation (5.3 ± 0.3) and are independent of the MFI values (or decrease slightly as the melt index increases). The test series A behaves similarly, but the start and end values are: M w / M n = 5.35 and 4.49 ± 0.08. The distribution values given in the method were abnormal and do not support the occurrence of surface layer degradation.
Es kann auch erwähnt werden, daß, wie an sich bekannt ist, eine Erweiterung der Molekulargewichtsverteilung gemäß dem neuen Oxidations-Degradationsverfahren eine Änderung ist, die die Wärmeverbindung von Produktfasern erleichtert.It can also be mentioned that, as at is known to expand the molecular weight distribution according to the new Oxidation degradation process is a change that the thermal connection of Product fibers relieved.
Unterbeispiel 1.5Subexample 1.5
In dem Unterbeispiel 1.5 wird die Wärmeverbindung von Stapelfasern aus peripheroxidierten Polypropylenfila menten im geschmolzenen Zustand untersucht, die erfindungsgemäß hergestellt wurden.In sub-example 1.5 the thermal connection of staple fibers from peripherally oxidized polypropylene filaments in the melted state examined, which is produced according to the invention were.
Die Grundlagen der Wärmeverbindung
einer Vliesfaserbahn aus synthetischen Fasern ist ausführlich in
der Patentanmeldung FI 961252/18.03.96 (
Die konstanten Terme in den Stoffzugfestigkeits-
und -dehnungsgleichungen, die die Untersuchungsergebnisse ziemlich
genau simulieren, sind in der Tabelle 4 angegeben. Die logarithmischen
Graphen der Gleichungen, die den Zugspannungswerten der untersuchten
Stoffe entsprechen, sind in
Aus den theoretischen Maximalwerten
der Stoff-Festigkeiten
nach Tabelle 4 und der
Die Hüllkurve zeigt deutlich, daß die Stoff-Festigkeitswerte zunehmen, wenn die Verbindungstemperatur abnimmt, wobei der Degradationsgrad der Faseroberflächenschicht zunimmt. Die Verbesserung der Verbindung kann aus einer Zunahme der Menge der Oberflächenschmelze der Faser, der leichteren Relaxation der Ziehrichtung bei abnehmender Kettenlänge (wodurch die orientierungsbedingte Schrumpfung, die für die Verbindung schädlich ist, abnimmt), die Verbesserung des Schmelz-Festigkeits-Kontakts usw. abgeleitet werden. Es kann auch angenommen werden, daß die Anwendung eines mechanischen Ziehprozesses im festen Zustand nach dem Spinnen zur Erhöhung der Faserfestigkeit auch für oberflächendegradierte Fasern eine genaue Wärmebehandlung erfordert.The envelope clearly shows that the fabric strength values increase as the connection temperature decreases, the degree of degradation the fiber surface layer increases. The improvement in connection can result from an increase the amount of surface melt the fiber, the easier relaxation of the pulling direction with decreasing chain length (causing the orientation-related shrinkage required for the connection harmful is decreasing), the improvement of the melt-strength contact, etc. is derived become. It can also be assumed that the use of a mechanical Drawing process in the solid state after spinning to increase the Fiber strength also for oberflächendegradierte Fibers an accurate heat treatment requires.
Aus den Werten in der Tabelle 4 kann
gefolgert werden, daß die
Differenz bei den maximalen Festigkeiten der Stoffe, die den Faserproben
Nr. 1 und Nr. 5 entsprechen, 28,3% (σII)
und dementsprechend 175,7% (∈II) entspricht. Die Zunahme der Zugfestigkeit
infolge der oxidativen Degradation zwischen den erwähnten Proben
ist mithin mäßig, während die
Zunahme der Dehnung erheblich ist. Das Zugfestigkeitsverhältnis der Stoffe
aus den gleichen Versuchsreihen hat die Form
Bei den Versuchsreihen hat mithin eine Zunahme des Schmelzindexverhältnisses und der Verbindungstemperatur einen abnehmenden Einfluß auf das Verhältnis σII/∈II wobei der Einfluß der Änderung des Schmelzindexverhältnisses größer als der Temperatureinfluß ist.In the test series, an increase in the melt index ratio and the connection temperature therefore has a decreasing influence on the ratio σ II / ∈ II , the influence of the change in the melt index ratio being greater than the temperature influence.
Was die Dehnungs- und Zugfestigkeitsverhältnisse betrifft, so kann aus den Versuchsergebnissen gefolgert werden, daß bei der erwähnten Versuchsreihe das Dehnungsverhältnis ∈⊥/∈II leicht abnimmt und dementsprechend das Zugfestigkeitsverhältnis σ⊥/σII konstant bleibt oder leicht ansteigt, wenn die MFI-Werte zunehmen.As far as the elongation and tensile strength ratios are concerned, it can be concluded from the test results that the elongation ratio ∈ ⊥ / ∈ II decreases slightly in the test series mentioned and accordingly the tensile strength ratio σ ⊥ / σ II remains constant or increases slightly if the MFI values increase.
Es kann erwähnt werden, daß die Verhältnisse σII/∈II bei den Stoffen, die den Vergleichsfasern
Nr. 10 und Nr. 11 entsprechen, dementsprechend die folgende Form
haben:
Aus den Wärmeverbindungsergebnissen bei den Faservliesen kann generell geschlossen werden, daß die Zugfestigkeits- und Dehnungsergebnisse, die mit den Stoffen erzielbar sind, sehr polymerspezifisch sind. Die Zunahme der Stoffzugfestigkeit infolge der oxidativen Oberflächendegradation der Fasern ist ziemlich begrenzt (sowohl durch die Polymereigenschaften als auch durch die Textileigenschaften der Fasern). Die Regelung der Stoffdehnung durch Oberflächendegradation ist innerhalb ziemlich breiter Grenzen möglich. Durch Änderung der Polymerqualität (Mw, MWD, Weichmacher und andere Adjuvantien und Additive) ist ein Anwendungssystem mit seinen Regelungsbereichen analog dem für den Einfluß der Faseroberflächendegradation beschriebenen, jedoch entsprechend den verschiedenen Festigkeitswerten erhältlich.It can generally be concluded from the heat connection results for the nonwovens that the tensile strength and elongation results which can be achieved with the fabrics are very polymer-specific. The increase in tensile strength due to the oxidative surface degradation of the fibers is quite limited (both by the polymer properties and the textile properties of the fibers). The regulation of the material expansion by surface degradation is possible within fairly broad limits. By Changing the polymer quality (M w , MWD, plasticizers and other adjuvants and additives) is an application system with its control ranges analogous to that described for the influence of fiber surface degradation, but available according to the various strength values.
Unterbeispiel 1.6Subexample 1.6
Bei dem Unterbeispiel 1.6 wird das Verhalten einiger peripherer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren oxidierter Produktfasern untersucht, wenn sie einer oxidierenden Verdampfung und Schleifenverbindung ausgesetzt werden. Das Ziel ist, mögliche kinematische Unterschiede bei Fasern festzustellen, die als geschmolzene Filamente oxidiert werden, und zwar als Ergebnis u. a. von Änderungen des Molekulargewichts.In sub-example 1.6 this is Behavior of some peripheral according to the inventive method Oxidized product fibers are examined if they are oxidizing Evaporation and loop connection are exposed. The goal is, possible Determine kinematic differences in fibers that are considered melted Filaments are oxidized as a result and. a. of changes of the molecular weight.
Die oxidierende Verdampfung folgt
einer Reaktionskinetik erster Ordnung, d. h. die Gleichung, durch die
der Verdampfungseffekt simuliert wird, lautet:
Die Tabelle 5 enthält Konstanten der Reaktionsgeschwindigkeitsgleichungen für die Oxidierungsverdampfung einiger peripher oxidierter Fasern (und des Ausgangspolymers) bei isothermer Verdampfung. Nach der Tabelle ist die Aktivierungsenergie für den gesamten Prozeß konstant (innerhalb der Meßgenauigkeitsgrenzen), und zwar sowohl bei der Polymer- als auch der Faserverdampfung. Aus den Ergebnissen ist zu ersehen, daß die Abnahme der Verdampfungsgeschwindigkeit zwischen dem Ausgangspolymer und den peripher oxidierten Proben erheblich ist. Dennoch sind die Unterschiede zwischen den oxidierten Filamentproben ziemlich klein, obwohl auch bei diesen die Geschwindigkeit mit zunehmendem Schmelzindex abnimmt.Table 5 contains constants the reaction rate equations for the oxidation evaporation some peripherally oxidized fibers (and the starting polymer) isothermal evaporation. According to the table is the activation energy for the entire process constant (within the measuring accuracy limits), in both polymer and fiber evaporation. From the results it can be seen that the decrease in the rate of evaporation between the starting polymer and the peripherally oxidized samples is significant. Nevertheless, the differences between the oxidized Filament samples quite small, although the speed of these too decreases with increasing melt index.
Die Änderung der oxidativen Verdampfungsgeschwindigkeit
als Funktion der Änderung
des Schmelzindex hat die Form:
Zum Vergleich sind die Gleichungskonstanten der oxidativen Verdampfung eines Polymers mit einem Schmelzindex von MFI = 30 in der Tabelle 6 angegeben, wobei sowohl eine Luft- als auch eine Sauerstoffoxidation angewandt wurde (Nr. 0-1 und 0-2). Die Molekulargewichte der verglichenen Polymere (0-0 und 0-1) waren sehr unter schiedlich und betrugen (vor der Oxidation): Mw-Mn-D: 254000-49700-5,1 und 193399-34930-5,53. Nach der Tabelle sind die Aktivierungsenergiewerte der Polymere 0-0 und 0-1 für die oxidative Verdampfung gleich groß (innerhalb der Meßgenauigkeitsgrenzen). Beim Oxidieren mit Sauerstoff verläuft der Verdampfungsprozeß nur viermal schneller als bei der Oxidation mit Luft (bei verschiedenen Polymeren ergaben sich Unterschiede in den Verdampfungsgeschwindigkeitswerten zwischen Luft- und Sauerstoffoxidation bis zum Zwölffachen). Nach der Inkubationszeit ist der Mechanismus des Oxidations-Verdampfungsprozesses bei allen Proben ähnlich. Die Oxidation des Oberflächenbereichs des geschmolzenen Filaments ist so moderat, daß ihr Einfluß auf die oxidative Verdampfung in dem untersuchten System ziemlich gering ist. Es kann erwähnt werden, daß die kinetische Gleichung für die oxidative Verdampfung des Vergleichspolymers, insbesondere bei hohen α-Werten, der Avrami-Kinetikgleichung (1 – α = [exp – (kt)n]), die für einen kleinen Zeitexponenten gilt (n = 1,20), besser entsprach, als die reine Form erster Ordnung.For comparison, the equation constants of the oxidative evaporation of a polymer with a melt index of MFI = 30 are given in Table 6, using both air and oxygen oxidation (No. 0-1 and 0-2). The molecular weights of the compared polymers (0-0 and 0-1) were very different and were (before oxidation): M w -M n -D: 254000-49700-5.1 and 193399-34930-5.53. According to the table, the activation energy values of polymers 0-0 and 0-1 for oxidative evaporation are of the same size (within the measuring accuracy limits). When oxidizing with oxygen, the evaporation process is only four times faster than when oxidizing with air (with different polymers there were differences in the evaporation rate values between air and oxygen oxidation up to twelve times). After the incubation period, the mechanism of the oxidation-evaporation process is similar for all samples. The oxidation of the surface area of the molten filament is so moderate that its influence on the oxidative evaporation in the system under investigation is rather small. It can be mentioned that the kinetic equation for the oxidative evaporation of the comparative polymer, especially at high α values, is the Avrami kinetic equation (1 - α = [exp - (kt) n ]), which applies to a small time exponent (n = 1.20), corresponded better than the pure form of first order.
Die Gleichung für die Inkubationszeit bei der
oxidativen Verdampfung sowohl des Ausgangspolymers als auch der
an der Oberfläche
oxidierten Faserreihen war
Mithin kann auch in der Inkubationszeit ein Oberflächeneffekt der peripheren Oxidation gesehen werden. Die Inkubationszeit ist im wesentlichen eine Funktion der Antioxidans- und Stabilisierungsmittel im Polymer (d. h. ein wesentlicher Teil des Stabilisierungsmittelgehalts des Polymers ist weiterhin infolge der extrem kurzen Verzögerungszeit bei der peripheren Oxidation vorhanden).Hence, also in the incubation period a surface effect of peripheral oxidation can be seen. The incubation period is essentially a function of the antioxidant and stabilizing agents in the polymer (i.e. a substantial part of the stabilizer content of the polymer is still due to the extremely short delay time present in peripheral oxidation).
Die Inkubationszeiten bei der oxidativen
Verdampfung des Vergleichspolymers bei der Luft- und Sauerstoffoxidation
waren dementsprechend:
Die Sauerstoffoxidation verringert mithin die Temperaturabhängigkeit der Inkubationszeit und verkürzt die Inkubationszeiten.Oxygen oxidation is reduced hence the temperature dependence the incubation period and shortens the Incubation times.
Außerdem kann aus den Ergebnissen der oxidativen Verdampfung geschlossen werden, daß die Kinetik der peripheren Oxidation des geschmolzenen Filaments polymerspezifisch ist und nicht nur durch die Molekulargewichtsverteilung, sondern auch durch den Polymeradditivgehalt beeinflußt wird.Also, from the results the oxidative evaporation can be concluded that the kinetics the peripheral oxidation of the molten filament polymer specific is and not just by the molecular weight distribution, but is also influenced by the polymer additive content.
Nachstehend wird der Einfluß von Stickstoff- und Kohlenstoffdioxid enthaltenden Gasphasen auf die "sauerstofffreie" Verdampfung von Polypropylen anhand einer dynamischen thermogravimetrischen Meßreihe untersucht. Die Versuchsreihe zeigt auch den Einfluß von gebundenem Sauerstoff, der in Verbrennungsgasen aus fossilen Brennstoffen enthalten ist, auf die sauerstofffreie Verdampfung in der Filamentabschreckungsstufe. Die Molekurlargewichte der beiden Versuchen benutzten herkömmlichen Spinnpolymere waren: Mw = 206000, Mn = 33450 und D = 6,15.The influence of nitrogen and carbon dioxide-containing gas phases on the "oxygen-free" evaporation of polypropylene is investigated using a dynamic series of thermogravimetric measurements. The series of experiments also shows the influence of bound oxygen, which is contained in combustion gases from fossil fuels, on the oxygen-free evaporation in the filament quenching stage. The molecular weights of the two experiments using conventional spin polymers were: M w = 206000, M n = 33450 and D = 6.15.
Die Ergebnisse der dynamischen Messungen sind nicht genau, doch zeigt ein Vergleich der Ergebnisse in qualitativer Weise die Richtung der Reaktionen. Bei dem Ver gleich sind die Ergebnisse in Bezug auf die Temperatur extrapoliert worden. Dies ist eine Folge der Zunahme der Verdampfungsgeschwindigkeit als Ergebnis der Zunahme des Oxidationsgrades der Trägergasphase, wodurch die optimalen Temperaturen für die Verdampfung bei den verschiedenen Versuchsreihen in verschiedene Temperaturzonen in dem Bereich von 250–500°C fallen.The results of the dynamic measurements are not exact, but a comparison of the results shows in qualitative Way the direction of the reactions. When comparing, the results are extrapolated in terms of temperature. This is a consequence the increase in the rate of evaporation as a result of the increase the degree of oxidation of the carrier gas phase, which ensures the optimal temperatures for evaporation at the different Test series fall into different temperature zones in the range of 250-500 ° C.
Die die Änderung des verdampften Bruchteils
(α) als
Funktion der Temperatur (dT/dt = 20°C/min) simulierende Gleichung
hat die Form
Die Gleichungskonstanten a und E (cal/mol), die verschiedenen Zusammensetzungen der Trägergasphase entsprechen, sind: N2: 3,058 × 104/35499, CO2: 5,317/22072, 2102 + 79N2: 1,904 × 10–1/15434 und 4902 + 51N2: 8,352 × 10–1/16148. Verglichen mit den Verdampfungswerten für Stickstoff, ergeben sich die folgenden Vergleichsreihen entsprechend den Temperaturen von 300 und 390°C: 4902 – 2102 – CO2 – N2: 658 – 281 – 23 – 1 und 66 – 26 – 5 – 1.The equation constants a and E (cal / mol), the different compositions of the carrier gas phase match are: N 2: 3.058 x 10 4/35499, CO 2: 5,317 / 22072, 2102 + 79N 2: 1.904 x 10 -1 / 15434 and 4902 + 51N 2: 8.352 x 10 -1 / 16148. Compared to the evaporation values for nitrogen, the following comparative series result according to the temperatures of 300 and 390 ° C: 490 2 - 210 2 - CO 2 - N 2 : 658 - 281 - 23 - 1 and 66 - 26 - 5 - 1.
Das Ergebnis zeigt mithin, daß das Abschrecken der geschmolzenen Filamente mit Verbrennungsgasen (CO2 + N2) im Vergleich zu oxidativen Verdampfungswerten nahezu den Werten bei einer nichtoxidierenden Verdampfung entspricht.The result therefore shows that the quenching of the molten filaments with combustion gases (CO 2 + N 2 ), in comparison with oxidative evaporation values, almost corresponds to the values for non-oxidizing evaporation.
Die Tabelle 5 enthält Ergebnisse
von Schleifenverbindungsversuchen (u. a. FI-Anmeludng Nr. 961252/180396:
Seite 29, Zeile 20 bis Seite 30, Zeile
Die Schleifenverbindungsgleichung
in bezug auf die Zugfestigkeit hat die Form:
Aus den in der Tabelle angegebenen Ergebnissen kann gefolgert werden, daß die Verbindungsfestigkeiten peripher oxidierter Fasern als Funktion der Zeit sich nicht viel voneinander unterscheiden, unabhängig von verschiedenen Schmelzindizes. Dies könnte eine Folge der Anwendung einer niedrigen Temperaturanstiegsgeschwindigkeit (10°C/min) bei den Versuchen sein, wodurch die kurzkettige Partialschmelze, die bei niedriger Temperatur gebildet wird, wieder vor der Verbindung aushärtet. Diese Annahme wird auch durch die Position der Festigkeitsfunktion gestützt, die der ziemlich hohen Verbindungstemperatur entspricht. Die Festigkeitsfunktion einer Schnellspinnfaser (8-735), die als Vergleichsfaser benutzt wird, ist unabhängig von ihrem höheren Molekulargewicht (12-309: 186000 – 5,2 und 8-735: 220000-5,5) bei der unteren Verbindungstemperatur der oxidierten Fasern positioniert. Im Vergleich zu herkömmlichen Fasern ist auch ein Verbindungsbereich bei hoher Temperatur bei der Wärmeverbindung peripher oxidierter Fasern evident, wenn die Änderung der Zugfestigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur gering ist, dagegen die Zunahme der Dehnung (%) und Bruchenergie (mN × mm) beträchtlich ist. Dies ist eine Folge der besseren Benetzbarkeit und Verbreitbarkeit der Verbindungsschmelze auf den festen Oberflächen des Faserkörpers.From the given in the table Results can be concluded that the connection strengths peripherally oxidized fibers as a function of time do not change much distinguish from each other regardless of different melt indices. This could be a result of the application a low temperature rise rate (10 ° C / min) the experiments, whereby the short - chain partial melt, the is formed at low temperature, again before connection cures. This assumption is also supported by the position of the strength function supported which corresponds to the rather high connection temperature. The strength function a fast spinning fiber (8-735) used as a reference fiber is independent from their higher Molecular weight (12-309: 186000 - 5.2 and 8-735: 220000-5.5) for the lower one Connection temperature of the oxidized fibers positioned. Compared to conventional Fibers is also a joining area at high temperature the thermal connection peripherally oxidized fibers evident when the change in tensile strength in dependence the temperature is low, but the increase in elongation (%) and breaking energy (mN × mm) considerably is. This is a result of the better wettability and spreadability of the Link melt on the solid surfaces of the fiber body.
In vorliegender Beschreibung ist die Anwendbarkeit des neuen Regelungsverfahrens sowohl für eine Faser als auch einen Stoff dargelegt worden. Dabei ist zu berücksichtigen, daß das sehr komplizierte Regelungsverfahren für den Herstellungsprozeß der Fasern und Vliesstoffe, die aus diesem hergestellt werden sollen, auf vielfache Weise innerhalb des Betriebsbereichs, der durch die angegebenen Beispiele und die Patentansprüche umfaßt wird, geändert werden kann.In the present description the applicability of the new control procedure for both a fiber as well as a substance. It must be taken into account that this very complicated control procedures for the manufacturing process of the fibers and nonwovens, which are to be produced from this, in multiple Way within the operating range specified by the Examples and the claims comprises will be changed can be.
ReferenzliteraturRelated publications
- /1/ S. Kase, T. Matsuo: J: Appl. Polymer Sci., 3, 1965, 2541; 11, 1967, 251/ 1 / S. Kase, T. Matsuo: J: Appl. Polymer Sci., 3, 1965, 2541; 11, 1967, 251
- /2/ A. Ziabicki: Fundamentals of Fibre Formation, New York 1976, Wiley Z. K. Walczak: Formation of Synthetic Fibres, New York 1977, Gordon & Breach M. M. Denn: The Mechanics of Viscoelastic Fluids, AMD-Vol. 22, ed. R. S. Rivlin, 1977, ASME; New York, 101-124 Ann. Rev. Fluid Mech., 1980, 12, 365 Computers in Polymer Processing, ed: J. R. A. Pearsan, S. M. Richardson, Ch 6, 179, Fiber Spinning, 1983 A. Ziabicki, K. Kawai: High-speed Fiber Spinning, New York 1985, Wiley & Sons, 67 J. R. Dees, J. E. Spruiell: J. Appl. Polymer Sci., 18, 1974, 1053 R. R. Lamonte, C. D. Han: Trans. Soc. Rheol., 16, 1972, 447 J. Appl. Polymer Sci., 16, 397,2, 3285, 3307 C. J. S. Patric: Elongational flows, Aspects of the behaviour of model elastoviscous fluids, London 1979, Pitman A. Prastaro, P. Parrini: Textile Research Journal, 1975, 118 A. C. Smith, W. W. Roberts Jr.: INJ, 6, 1, 31–41 C. H. Chen, J. L. White, J. E: Spruiell: Textile Research Journal, 1983, 44 H. H. George: Polymer Engr. Sci., 22, 1982, 5, 292 A. Ziabicki: Kolloid-Zeitschrift, B175, 1960, 1, 14/ 2 / A. Ziabicki: Fundamentals of Fiber Formation, New York 1976, Wiley Z. K. Walczak: Formation of Synthetic Fibers, New York 1977, Gordon & Breach M. M. Denn: The Mechanics of Viscoelastic Fluids, AMD-Vol. 22, ed. R. S. Rivlin, 1977, ASME; New York, 101-124 Ann. Rev. Fluid Mech., 1980, 12, 365 Computers in Polymer Processing, ed: J.R.A. Pearsan, S. M. Richardson, Ch 6, 179, Fiber Spinning, 1983 A. Ziabicki, K. Kawai: High-speed Fiber Spinning, New York 1985, Wiley & Sons, 67 J. R. Dees, J.E. Spruiell: J. Appl. Polymer Sci., 18, 1974, 1053 R. R. Lamonte, C. D. Han: Trans. Soc. Rheol., 16, 1972, 447 J. Appl. Polymer Sci., 16, 397.2, 3285, 3307 C. J. S. Patric: Elongational flows, aspects of the behavior of model elastoviscous fluids, London 1979, Pitman A. Prastaro, P. Parrini: Textile Research Journal, 1975, 118 A.C. Smith, W.W. Roberts Jr .: INJ, 6, 1, 31-41 C. H. Chen, J.L. White, J.E: Spruiell: Textile Research Journal, 1983, 44 H. H. George: Polymer Engr. Sci., 22, 1982, 5, 292 A. Ziabicki: Kolloid-Zeitschrift, B175, 1960, 1, 14
- /3/ A. Ziabicki: /2/, Fundamentals... Appl. Polymer Symp., 6, 1967,1 R. Nakamura , T. Watanabe, T. Amano, K. Katayama: J. Appl. Polymer Sci., 16; 1972, 1077; 17, 1973, 1031; 18, 1974, 615/ 3 / A. Ziabicki: / 2 /, Fundamentals ... Appl. Polymer Symp., 6, 1,967.1 R. Nakamura, T. Watanabe, T. Amano, K. Katayama: J. Appl. Polymer Sci., 16; 1972, 1077; 17, 1973, 1031; 18, 1974, 615
- /4/ A. Ziabicki: /2/, Fundamentals..., 112; /3/ A. P. S., 3 J. N. Hay: Br. Polym. J., 3, 1971, 74–82/ 4 / A. Ziabicki: / 2 /, Fundamentals ..., 112; / 3 / A. P. S., 3 J. N. Hay: Br. Polym. J., 3, 1971, 74-82
- /5/ J. C. W. Chien, J. K. Y. Kiang: Macromol. Chem., 181, 1980, 47 J. C. W. Chien, C. R. Boss: J. Polym. Sci., Al, 5, 1957, 3091 J. C. W. Chien, D. S. T. Wang: Macromolecules, 8, 1375, 920 H. H. G. Jellinek: Degradation and Stabilization of Polymers, Amsterdam 1983, Elsevier: S. S. Stivala, J. Kimura, L. Reich: 20-36; I. Mita, K. Horie: 254–263, 274–285; N. A. Khalturinskii, AL. AL. Berlin: 307–333; Y. Kamiya, E. Niki: 337–357 L. Reich, S. S. Stivala: Rew. Macromol. Chem., 1, 1966, 249 Elements of Polymer Degradation, New York, 1971, Mc Graw-Hill, 54–57, 64–69, 230–277, 296–307, 334–341/ 5 / J.C.W. Chien, J.K.Y. Kiang: Macromol. Chem., 181, 1980, 47 J.C. W. Chien, C.R. Boss: J. Polym. Sci., Al, 5, 1957, 3091 J.C. W. Chien, D. S. T. Wang: Macromolecules, 8, 1375, 920 H. H. G. Jellinek: Degradation and Stabilization of Polymers, Amsterdam 1983, Elsevier: S. S. Stivala, J. Kimura, L. Reich: 20-36; I. Mita, K. Horie: 254-263, 274-285; N.A. Khalturinskii, AL. AL. Berlin: 307-333; Y. Kamiya, E. Niki: 337-357 L. Reich, S. S. Stivala: Rew. Macromol. Chem., 1, 1966, 249 Elements of Polymer Degradation, New York, 1971, Mc Graw-Hill, 54-57, 64-69, 230-277, 296-307, 334-341
- /6/ J. H. Chan, S. T. Balke: Polym. Degrat. Stab., 2, 1980, 113/ 6 / J. H. Chan, S. T. Balke: Polym. Degrat. Stab., 2, 1980, 113
- /7/ H. Hinsken, S. Moss, J-R. Pauquet, H. Zweifel: Polym. Degrad. Stab., 34, 1991, 279/ 7 / H. Hinsken, S. Moss, J-R. Pauquet, H. Doubt: Polym. Degrad. Stab., 34, 1991, 279
- /8/ G. S. Kiryushkin, Yu. Shlyapnikov: Polym. Degrad. Stab., 1989, 385/ 8 / G. S. Kiryushkin, Yu. Shlyapnikov: Polym. Degrad. Rod., 1989, 385
- /9/ J. E. Brown, T. Kashiwagi: Polym. Degrad. Stab., 52, 1996, 1–10/ 9 / J.E. Brown, T. Kashiwagi: Polym. Degrad. Stab., 52, 1996, 1-10
- /10/ S. Girois, L. Audouin, J. Verdu, P. Delprat, G. Marot: Polym. Degrad. Stab., 51, 1996, 125/ 10 / S. Girois, L. Audouin, J. Verdu, P. Delprat, G. Marot: Polym. Degrad. Stab., 51, 1996, 125
-
/11/ H. Dreyfus:
US 2.335.922 US 2,335,922 -
/12/ L. E. Wolinski:
US 2.715.077 US 2,715,077 -
/13/ D. E. Shaffer:
US 3.307.957 US 3,307,957 -
/14/ J. S. Roberts:
US 4.303.606 US 4,303,606 -
/15/ J. A. Cuculo, P. A. Tucker, G-Y. Chen, C-Y. Lin, J. Denton,
F. Lundberg:
US 4.909.976 US 4,909,976 -
/16/ J. R. Collier:
US 4.680.156 US 4.632.861 US 4.634.739 US 4.840.847 US 5.009.951 US 4.115.620 EP 0.662.533A1 US 4,680,156 US 4,632,861 US 4,634,739 US 4,840,847 US 5,009,951 US 4,115,620 EP 0.662.533A1 -
/17/ N. C. Pierce:
US 3.437.725 US 3.354.250 US 3,437,725 US 3,354,250 -
/18/ R. E. Kozulla:
US 5.281.378 US 5,281,378 - /19/ R. J. Coffin, R. K. Gupta, S. Sibal, K. Takeuchi: FI-A 943.072/23.06.94; priorit. US 080849/240993/ 19 / R. J. Coffin, R. K. Gupta, S. Sibal, K. Takeuchi: FI-A 943072 / 06.23.94; priorit. US 080849/240993
- /20/ L. Pinoca, R. Africano, L. Spagnoli: FI-A 942.889/16.06.94; priorit. I/ 20 / L. Pinoca, R. Africano, L. Spagnoli: FI-A 942.889 / 16.06.94; priorit. I
- /21/ J. Crank, G. S. Park: Diffusion in Polymers, London 1968, Academic Press A. K. Taraiya, G. A. Orchard, I. M. Ward: J. Appl. Polym. Sci., 41, 1990, 1659–1671 L. S. Darken, R. W. Gurry: Physical Chemistry of Metals, London 1953, McGraw-Hill, 437 D. W. van Kreleven, P. J. Hoflyzer: Properties of Polymers, Amsterdam 1976, Elsevier, IV, 403/ 21 / J. Crank, G. S. Park: Diffusion in Polymers, London 1968, Academic Press A.K. Taraiya, G.A. Orchard, I.M. Ward: J. Appl. Polym. Sci., 41, 1990, 1659-1671 L. S. Darken, R. W. Gurry: Physical Chemistry of Metals, London 1953, McGraw-Hill, 437 D. W. van Kreleven, P. J. Hoflyzer: Properties of Polymers, Amsterdam 1976, Elsevier, IV, 403
- /22/ M. A. Patrick: Trans. Instn. Chem. Engrs., 45, 1967, 516 H. Kremer: Gaswärme, B15, 1, 1966, 3; 2, 1965, 39/ 22 / M. A. Patrick: Trans. Instn. Chem. Engrs., 45, 1967, 516 H. Kremer: gas heat, B15, 1, 1966, 3; 2, 1965, 39
- /23/ H-G. Elias: Macromolecules 1, Plenum Press, New York 1984, 400–403 P. J. Flory: J. Chem. Phys. 17, 1949, 223–240 P. J. Flory, A. Vrij: J. Am. Chem. Soc., 85, 1953, 3548–3553/ 23 / HG. Elias: Macromolecules 1, Plenum Press, New York 1984, 400-403 PJ Flory: J. Chem. Phys. 17, 1949, 223-240 PJ Flory, A. Vrij: J. Am. Chem. Soc., 85, 1953, 3548-3553
Claims (24)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI974169 | 1997-11-07 | ||
FI974169A FI106046B (en) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | Method for manufacturing and adjusting skin-core, thermosetting polyolefin fibers produced using melt spinning oxidation of polymers, and related method for adjusting the strength properties of nonwoven fabrics |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69815993D1 DE69815993D1 (en) | 2003-08-07 |
DE69815993T2 true DE69815993T2 (en) | 2004-05-19 |
Family
ID=8549897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69815993T Expired - Lifetime DE69815993T2 (en) | 1997-11-07 | 1998-10-30 | Process for the production and control of heat-connectable core-sheath polyolefin fibers and nonwovens made from them |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0915192B1 (en) |
AT (1) | ATE244327T1 (en) |
DE (1) | DE69815993T2 (en) |
FI (1) | FI106046B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011110154A1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-14 | Deutsche Institute Für Textil- Und Faserforschung Denkendorf | METHOD FOR THE PRODUCTION OF SURFACE-MODIFIED POLYOLEFIN YARNES, THE POLYOLEFINGARIN THEREFORE AVAILABLE AND THE USE THEREOF |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10240191B4 (en) | 2002-08-28 | 2004-12-23 | Corovin Gmbh | Spunbond of endless filaments |
TW202146719A (en) * | 2020-02-24 | 2021-12-16 | 奧地利商蘭仁股份有限公司 | Process for the production of spunbonded nonwoven |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI112252B (en) * | 1990-02-05 | 2003-11-14 | Fibervisions L P | High temperature resistant fiber bindings |
ES2131556T3 (en) * | 1992-01-13 | 1999-08-01 | Hercules Inc | THERMALLY BINDING FIBER FOR HIGH STRENGTH NON-WOVEN FABRICS. |
SG50447A1 (en) * | 1993-06-24 | 1998-07-20 | Hercules Inc | Skin-core high thermal bond strength fiber on melt spin system |
IL116430A (en) * | 1994-12-19 | 2000-08-13 | Hercules Inc | Process for preparing a polypropylene containing fiber |
FI101087B (en) * | 1996-03-18 | 1998-04-15 | Suominen Oy J W | Method for Controlling Thermosetting and Synthetic Fiber Manufacturing Processes of Synthetic Fiber Gums for the Production of Nonwoven Fabrics with Desired Strength Properties |
ES2194192T3 (en) * | 1996-03-29 | 2003-11-16 | Fibervisions L P | POLYPROPYLENE FIBERS AND PRODUCTS PRODUCED FROM THEM. |
-
1997
- 1997-11-07 FI FI974169A patent/FI106046B/en not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-10-30 EP EP98660111A patent/EP0915192B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-30 AT AT98660111T patent/ATE244327T1/en not_active IP Right Cessation
- 1998-10-30 DE DE69815993T patent/DE69815993T2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011110154A1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-14 | Deutsche Institute Für Textil- Und Faserforschung Denkendorf | METHOD FOR THE PRODUCTION OF SURFACE-MODIFIED POLYOLEFIN YARNES, THE POLYOLEFINGARIN THEREFORE AVAILABLE AND THE USE THEREOF |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0915192A2 (en) | 1999-05-12 |
EP0915192A3 (en) | 1999-10-13 |
EP0915192B1 (en) | 2003-07-02 |
FI974169A (en) | 1999-05-08 |
FI974169A0 (en) | 1997-11-07 |
DE69815993D1 (en) | 2003-08-07 |
FI106046B (en) | 2000-11-15 |
ATE244327T1 (en) | 2003-07-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69825038T2 (en) | POLYPROPYLENE COPOLYMER ALLOY, PROCESS FOR THEIR PREPARATION AND USE OF ALLOY | |
DE3586353T2 (en) | MIXTURE OF POLYAETHYLENE AND POLYPROPYLENE. | |
DE3587017T2 (en) | MOLDED POLYETHYLENE MEDIUM MOLECULAR WEIGHT WITH HIGH MODULE. | |
DE69721753T2 (en) | POLYPROPHYLENE FIBERS AND PRODUCTS MADE THEREOF | |
DE3315360C2 (en) | Melt-adhesive fibers made from polyethylene and their use in composite fibers | |
DE69324280T2 (en) | Heat-bondable fibers for resistant nonwovens | |
DE3782724T2 (en) | METHOD FOR PRODUCING FLEECE MATERIALS. | |
DE3888373T2 (en) | Thermally bonded nonwoven. | |
DE3586864T2 (en) | METHOD FOR PRODUCING STRETCHED PRODUCTS FROM POLYAETHYLENE OF VERY HIGH MOLECULAR WEIGHT. | |
DE69314687T2 (en) | Anisotropic nonwoven | |
DE2343571C3 (en) | Process for making acrylonitrile polymer threads | |
DE1940621A1 (en) | Method and apparatus for melt spinning fibers | |
DE68903109T2 (en) | METHOD AND DEVICE FOR MELT SPINNING AT HIGH SPEED. | |
EP1002146B1 (en) | Process for shaping polymer mixtures into filaments | |
DE69312762T2 (en) | Hot melt adhesive, nonwoven fabric and process for its manufacture | |
DE2747177B2 (en) | Heat bondable composite fibers | |
CH650807A5 (en) | METHOD FOR PRODUCING FILAMENTS. | |
DE69517937T2 (en) | Process for the production of fibers for high-strength nonwovens and fibers and nonwovens made therefrom | |
DE2509557C2 (en) | ||
DE3544523C2 (en) | ||
DE1760938C3 (en) | Process for making oriented filaments from synthetic polymers | |
DE69815993T2 (en) | Process for the production and control of heat-connectable core-sheath polyolefin fibers and nonwovens made from them | |
DE2814042A1 (en) | PROCESS FOR MANUFACTURING ORIENTED POLYMERS WITH VERY HIGH MODULE OF ELASTICITY | |
EP1208254B1 (en) | Polyester-staple fibers and method for the production thereof | |
DE69126914T2 (en) | Process for spinning synthetic fibers with high strength, high modulus and low shrinkage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition |