DK155802B

DK155802B - Polyolefiniske fibre med forbedrede termiske bindingsegenskaber, fremgangsmaade til fremstilling deraf, anvendelse af fibrene samt produkter indeholdende fibrene

Info

Publication number: DK155802B
Application number: DK356283A
Authority: DK
Inventors: Antonio Pellegrini; Benito Beghelli
Original assignee: Merak Spa
Priority date: 1982-08-09
Filing date: 1983-08-04
Publication date: 1989-05-16
Also published as: MX167310B; EP0107758A2; ES524819A0; CA1217592A; IL69441A0; PT77162B; DE3371370D1; ES8506363A1; FI832816A0; NO159539B; ATE27009T1; BR8304271A; US4564553A; IT8222783A1; NO832815L; FI72350C; NO159539C; GR79567B; FI832816L; DK356283D0

Description

i

DK 155802 B

I*

Opfindelsen angår polyolefiniske fibre med forbedrede termiske bindingsegenskaber, en fremgangsmåde til fremstilling deraf, anvendelse af fibrene samt produkter indeholdende fibrene.

Især angår opfindelsen polyolefiniske fibre, der har for-5 bedrede termiske bindingsegenskaber, især velegnet til fremstilling af stoffer, hvis indre sammenhæng hidrører fra termisk binding, og produkter, om hvilke det er tilstræbt, at de skal anvendes til termodannende processer.

Betegnelsen polyolefiniske fibre omfatter i denne beskri-10 velse med krav også de fibrøse materialer, der sædvanligvis er kendt som fibriller, fibrider og plexo-filamentære fibrider, selv sådanne, der har et overfladeareal, der er større end 1 m /g.

Som bekendt anvendes polyolefiniske fibre i vidt omfang 15 til fremstilling af produkter, hvis indre sammenhæng hidrører fra termisk binding, især i forbindelse med kalan-derteknologi.

Det er også kendt, hvorledes procesbetingelserne til fremstilling af de polyolefiniske fibre påvirker de termiske 20 bindingsegenskaber af de opnåede fibre.

Det er faktisk kendt, at de termiske bindingsegenskaber af de polyolefiniske fibre forbedres ved at reducere trækkeforholdet og at opnå den højeste værdi i de ikke trukne fibre.

25 Fremstillingen af ikke trukne eller af partielt trukne fibre reducerer naturligvis produktiviteten af spindema-skinen; jo mindre trækkeforholdet er, desto mere afgørende er derfor indflydelsen på produktets pris.

DK 155802 B

2

Man har med henblik på produktionen af termisk bundne produkter foreslået at anvende bikomponent-polypropylen-poly-ethylen-fibre af typen "side-ved-side", således at poly-ethylenet, der har et lavere smeltepunkt, muliggør en let-5 tere binding blandt fibrene.

Imidlertid lykkedes det ikke ved at anvende disse bikompo-nentfibre at opnå tilfredsstillende cohæsionsværdier, fordi den indbyrdes binding mellem disse fibre kun forekommer mellem polyethylen og polyethylen.

10 Det blev også foreslået at anvende fibre bestående af ethylen-propylen-copolymere. Med disse fibre lykkedes det at opnå tilfredsstillende termisk binding ved at arbejde ved mindre kritiske temperaturer og procesbetingelser, i forhold til hvad der anvendtes for de trukne polypropyle-15 niske fibre, men prisen af disse fibre er højere end prisen for den sædvanlige polypropyleniske fiber.

Det er opfindelsens formål at forbedre de termiske bindingsegenskaber af polyolefiniske fibre, uden at ty til proces- eller polymer-modifikationer og uden på mærkbar 20 måde at forøge produktionsprisen.

Ifølge opfindelsen opnås dette formål ved, at fibrene indeholder fra 0,01 til 5 vægt-%'af dianhydridet af 3,3',4,41-benzophenon-tetracarboxylsyre eller et alkylderi-vat deraf, med den almene formel;

O R O R O

II Λ II i? II

\ XSX XojT 9 (1> C 'ilr/tt ''c II 5 4 ' Π

0 r6 r3 O

DK 155802B

3 hvor R^> R 2 ? ^3» og R^., der kan være ens eller for skellige, er hydrogen eller et alkylradial med fra 1 til 3 carbonatomer.

Tilstedeværelsen af dianhydridet med den almene formel 5 (1) forbedrer de termiske bindingsegenskaber af de poly- olefiniske fibre, uden at påvirke de mekaniske egenskaber og tekstilegenskaberne af fibrene og uden at frembringe farlige interaktioner med de eventuelt foreliggende farvestoffer, pigmenter og/eller stabiliseringsmidler.

10 Blandt dianhydriderne med den almene formel (1) foretrækkes dianhydridet af 3,3',k,4'-benzophenon-tetracarboxyl-syre.

Mængden af dianhydrid kan variere indenfor det før angivne interval, i afhængighed af den ønskede type af termisk 15 bundne produkter og af de termiske bindingsbetingelser.

Generelt foretrækker man mængder mellem 0,05 og 0,5 vægt-X, fortrinsvis mellem 0,05 og 0,2 vægt-?i.

Som polyolefin anvendes fortrinsvis et polypropylen, der i overvejende grad består af isotaktiske makromolekyler, 20 og som fremkommer ved stereospecifik polymerisation af propylenet.

Imidlertid er krystallinske copolymere baseret på propy-len, såsom ethylen-propylen-copolymere med et overvejende propylen-indhold og de polyolefiner, der afledes af mono-25 mere med formlen R-d-UCt-^, hvori R er et alkylradikal eller et hydrogenatom, såsom polyethylen, ligeså velegnede.

I de ethylen-propylen-copolymere overstiger mængden af ethylen fortrinsvis ikke 10 vægt-?o. Disse polymere kan

DK 155802 B

4 som udgangsmateriale for fiberfremstillingen foreligge i form af tabletter, pulver og flager med kontrolleret partikelstørrelsesfordeling, og de kan have et "smelte-flydeindex", bestemt i henhold til ASTM D 1238-L, mel-5 lem 2 og 50.

Inkorporeringen af dianhydridet med den almene formel (1) i polyolefinen gennemføres sædvanligvis før extruderingen enten i en blander >eller i selve spinde-extruderen eller ved slutningen af polyolefin-polymerisationen. Hvis in-10 korporeringen gennemføres i extruderen eller i blanderen, kan man tilføre den til dianhydridet med formel (1) tilsvarende syre.

Additivet kan anvendes i form af pulver eller i opløsning i et passende opløsningsmiddel eller præ-dispergeret i 15 selve den olefiniske polymer.

Man kan anvende ethvert kendt apparat til smeltespinding; fortrinsvis spindedyser med huller, der har et forhold længde/diameter, der er større end 1.

Spindeoperationen og eventuelt den forudgående tablette-20 ringsoperation gennemføres fortrinsvis i fravær af oxygen.

Under spindeprocessen kan man udover dianhydriderne med den før angivne formel (1) til polyolefinen også tilsætte matteringsmidler, organiske og uorganiske, farvende pigmenter og produkter til neutralisation af mulige sure re-25 manenser fra polymerisationskatalysatoren, såsom f.eks.

zink- eller calciumstearat og lignende.

De filamenter, der er fremkommet ved extrudering, udsættes for en trækkeproces, ved et trækkeforhold, der lig

DK 155802 B

5 ger mellem 2 og 10, ued temperaturer, der ligger mellem 80 og 150 °C, i trækkeapparater, der er opvarmet ved hjælp af varm luft, vanddamp eller andet fluidum, eller som er forsynet med en varmeplade.

5 De trukne filamenter kan udsættes for en varmehærdnings-behandling ved fri eller hindret retraktion ved 80 - 160 °C.

De garner, der opnås under anvendelse af fibrene ifølge opfindelsen, kan være mono- eller multi filamenter og kan an-10 vendes til fremstilling af stapelfiberstoffer eller spin-debundne stoffer.

Udover, at de polyolefiner, hvortil man har tilsat de di-anhydrider, der har den almene formel (1), kan anvendes til fremstilling af fibre, kan de anvendes til fremstil-15 ling af film, bast, fibriller, fremstillet ved våd spin-ding, væger og lignende tildannede genstande, ved at anvende den konventionelle extruderings- og spindeteknik.

De fibre, der indeholder et af de dianhydrider, der har den almene formel (1), i henhold til opfindelsen, kan an-20 vendes alene eller i blanding med en polyolefinisk fiber, hvortil der ikke er tilsat additiver, eller i blanding med andre naturlige, kunstige og/eller syntetiske fibre, til fremstilling af på grund åf varmepåvirkning sammenhængende produkter, termoformede produkter og ikke vævede 25 stoffer. Disse produkter kan fremkomme enten ved kalan-drering mellem varme valser eller ved varmebehandling i en ovn ved fri eller hindret retraktion.

På grund af de forbedrede termiske bindingsegenskaber af fibrene ifølge opfindelsen kan man opnå fremstillede pro-30 dukter, der under de samme betingelser hvad angår vægt og

DK 155802 B

6 varmebehandling har højere sejhed i forhold til dem, der opnås på basis af de samme fibre, hvortil der ikke er tilsat additiver*· dette muiigger anvendelsen af en mindre mængde fibre per overfladeenhed.

5 Ved at anvende fiberen ifølge opfindelsen er det yderligere muligt at arbejde ved lavere behandlingstemperaturer, hvorved man sparer energiforbrug og arbejder under mindre kritiske betingelser, og/eller at reducere henstandstiderne ved høj temperatur, hvorved anlæggets produktivitet 10 forbedres. For bedre at forstå opfindelsen og dennes praktiske udførelsesformer skal der anføres nogle illustrerende eksempler.

EKSEMPEL 1

Til en 60 mm Covema extruder tilførte man 27 kg/h poly-15 propylen med smelteindex 12, med remanens efter extrak-tion med heptan på 97,8% og askeindhold 160 ppm., hvortil der som additiv var tilsat 0,1 vægt-% calciumstearat, 0,05 vægt-% IRGAN0X ^1425, produceret og solgt af CIBA-GEIGY, som stabiliseringsmiddel, og dianhydridet af 20 3,3',4,4'-benzophenon-tetracarboxylsyren i den mængde, der er angivet i tabel I.

Blandingen blev extruderet ved 260 °C gennem en spindedy-se med 575 huller, der hver havde en diameter på 0,6 mm.

De fremkomne fibre blev opsamlet med en hastighed på 800 25 m/min., idet man opnåede en tykkelse af 8,2 dtex. Fibrene blev strakt i en vanddampatmosfære ved 100 °C og med et trækkeforhold på 3,8. Efter trækningen blev fibrene krympet, varmehærdet ved 130 °C og skåret i stapler med en længde på 60 mm. Stapelen havde en tælling på 2,8 dtex.

30 De opnåede stapler blev udsat for den kalandreringsopera-tion, der blev anvendt ved produktion af omhyllingsmate-

DK 155802 B

7 riale til hygiejniske, sanitære produkter. Til dette formål blev staplerne kartet med uldkarter med stive karte-klæder til fremstilling af fibre med lille denierværdi, og den udkommende bane, der havde en bredde på 1 m, med 5 fibrene normalt orienteret i maskinens løberetning, blev inddelt i to dele, overlappet og ført til en kalander.

Den anvendte kalander anvendte 4 valser, der havde følgende anordning, fra toppen og nedefter: - opvarmet, glat stålvalse (AC1) 10 - elastisk valse dækket med papir/bomuld (CC) - elastisk valse dækket med nylon (NY) - opvarmet, glat stålvalse (AC2)

De overlappende baner, der havde en total vægt på 18 g/m , trådte ind i indsnævringen AC2/NY, idet de bandt sig til 15 hinanden på den lavere flade, rullede på valserne NY og CC, og trådte derpå ind i indsnævringen AC1/CC, idet de bandt hinanden på den øvre flade, og blev opsamlet kontinuerligt .

Tilførselshastigheden af kartebanen var 40 m/minut, 20 og temperaturen af de opvarmede valser blev varieret.

Tabel I viser den mekaniske styrke i den retning, der står vinkelret på maskinretningen, bestemt i henhold til ASTM D 1682 og udtrykt som brudlængde i km af de opnåede om-hyllingsmaterialer, versus mængden af dianhydridet af 25 3,3',4,4'-benzophenon-tetracaboxylsyren og versus tempera turen af de opvarmede valser AC1 og AC2.

DK 155802 B

8

TABEL I

Mængde af dianhy- drid af 3,3 »4,4 Mekanisk styrke i km ved: benzophenon-tetra- '

carboxylsyre_170°C 175°C 180°C 183°C 190°C 195°C 20Q°C

0,15 0,21 0,31 0,39 0,48 0,60 0,67 0,01 0,25 0,30 0,38 0,52 0,60 0,70 0,80 0,05 0,28 0,35 0,44 0,61 0,72 0,81 0,89 0,075 0,29 0,36 0,47 0,64 0,85 1,20 1,25 0,1 0,34 0,55 0,82 0,90 0,97 1,25 1,32 EKSEMPEL 2

Ved at arbejde i henhold til de i eksempel 1 angivne arbejdsbetingelser fremstillede man fibre, der indeholder 0,075 vægt-% af dianhydridet af 3,3',4,4'-benzophenon-tetracarboxylsyre.

5 Fibrene blev omdannet til omhyllingsmaterialer ved at arbejde i henhold til eksempel 1, ved forskellige kalander-hastigheder.

Værdierne af mekanisk styrke af omhyllingsmaterialerne, udtrykt som brudlængde, versus hastigheden og versus tem-10 peraturen af valserne AC1 og AC2, bestemt i henhold til eksempel 1, er angivet i den følgende tabel II.

TABEL II

Kalandreringshastighed Mekanisk styrke i km ved: _i m/min._ 190° 195° 200° 205°~ 40 0,85 1,20 1,25 1,32 60 0,70 0,76 0,91 1,21 70 0,65 0,70 0,82 0,98 80 0,25 0,37 0,47 0,75

DK 155802 B

9

Af sammenligningsgrunde giver de samme fibre, der ikke indeholder dianhydridet af 3,3',4,4'-benzophenon-tetracar-boxylsyre, følgende værdier af mekanisk styrke:

TABEL III

Kalandreringshastighed Mekanisk styrke i km ved: _i m/min._ 190° 193° 200° 203° 40 0,48 0,60 0,67 0,61 60 0,22 0,30 0,42 0,48 70 (*) - 80 (*) - (*) For kalandreringshastigheder på 70 og 80 m/min. er det 5 umuligt at opsamle omhyllingsmaterialet på grund af dettes utilstrækkelige sejhed.

EKSEMPEL 3 19,6 kg af en randomiseret copolymer ethylen-propylen indeholdende 3 vægt-% ethylen, med et smelteflydeindex på 10 6,5, hvortil der som additiv var tilsat 0,1 vægt-% calcium- stearat, 0,05 vægt-% IRGAN0X 1425, produceret og solgt af Ciba-Geigy, som stabiliseringsmiddel, og 0,075 vægt-% di-anhydrid af 3,31,4,4'-benzophenon-tetracarboxylsyre, blev tilført til en 60 mm extruder af typen Covema. Blandingen 15 blev extruderet ved 280 °C gennem en spindedyse med 666 huller, der hver havde en diameter på 0,5 mm.

De fremkomne fibre (A) blev opsamlet med en hastighed af 600 m/min., svarende til en tykkelse på 8,2 dtex. Fibrene blev trukket i en vanddampatmosfære ved 100 °C, med et 20 trækkeforhold på 3,8. Efter trækningen blev fibrene krympet, varmestabiliseret ved 110 °C og skåret til stapler med en længde af 50 mm og en tykkelse af 2,8 dtex.

DK 155802 B

10

Fibre (B) blev fremstillet som ovenfor anført, men uden tilsætning af dianhydridet af 3,3',4,4'-benzophenon-tetra-carboxylsyre.

De to fibre (A) og (B) blev kalandreret og konverteret til 5 omhyllingsmateriale til hygiejniske, sanitære produkter ved at arbejde i henhold til arbejdsbetingelserne fra eksempel 1, med undtagelse af lavere kalandreringstempera-tur, som angivet i tabel IV.

Den mekaniske styrke i den retning, der står vinkelret 10 på maskinretningen, bestemt i henhold til ASTM D 1682 standard og udtrykt som brudlængde i km af de fremkomne omhyllingsmaterialer, er angivet i tabel IV.

TABEL IV

Kalandrerings- Mekanisk styrke i km temperatur_Fibre B_Fibre A_ 165° 0,16 0,65 170° 0,18 0,67 175° 0,27 0,74 180° 0,43 0,85

Claims

1. Polyolefiniske fibre med forbedrede termiske bindingsegenskaber, kendetegnet ved, at de indeholder fra 0,01 til 5 vægt-% dianhydrid af 3,3',4,4'-benzophenon-tetracarboxylsyre eller et alkylderivat deraf med den al- 3 mene formel: O R„ O RO c λ y xj)· y s Y5 hvor R^, R2, R-j, R^, R^ og R^, som er ens eller forskellige, er hydrogen eller et arylradikal med fra 1 til 3 carbonatomer.

2. Polyolefiniske fibre ifølge krav 1, kendete g-10 net ved, at mængden af dianhydridet eller dets alkylderivat med den almene formel (1) ligger mellem 0,05 og 0,5 vægt-%.

3. Polyolefiniske fibre ifølge krav 1, kendetegnet ved, at mængden af dianhydridet eller dets alkyl- 15 derivat med den almene formel (1) ligger mellem 0,05 og 0,2 vægt-%.

4. Polyolefiniske fibre ifølge krav 1, kendetegnet ved, at polyolefinen er polypropylen, der i det væsentlige består af isotaktiske makromolekyler og som er 20 fremkommet ved stereospecifik polymerisation af propylenet.

5. Polyolefiniske fibre ifølge krav 1, kendetegne t ved, at polyolefinen er en ethylen-propylen-copolymer med et indhold af ethylen, der ikke overskrider 10 vægt-%. DK 155802 B

6. Fremgangsmåde til fremstilling af de polyolefiniske fibre ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man inkorporerer dianhydridet eller et alkylderivat deraf med den før angivne almene formel (1) i polyolefinen før 5 extruderingen i en blander, i spindeextruderen eller ved afslutningen af olefin-polymerisationen.

7. Anvendelse af de polyolefiniske fibre med forbedrede termiske bindingsegenskaber ifølge krav 1, til fremstilling af stoffer, der hænger sammen på grund af termisk bin- 10 ding, til fremstilling af produkter, der skal anvendes til termoformende processer, og til fremstilling af kalandre-rede, ikke vævede stoffer.

8. Anvendelse af polyolefiniske fibre med forbedrede termiske bindingsegenskaber ifølge krav 1, til fremstilling 15 af spindebundne stoffer. 1 Stoffer, der hænger sammen på grund af termisk binding, delvist forarbejdede produkter, der skal anvendes t-il ter-moformende processer, kalandrerede, ikke vævede stoffer og spindebundne stoffer, kendetegnet ved, at 20 de indeholder polyolefiniske fibre med forbedrede termiske bindeegenskaber ifølge krav 1.