FI89188B - Av tvao komponenter bestaoende fiber framstaelda av polypropen och polyeten med laog taethet samt foerfarande foer framstaellning av dem - Google Patents

Description

1 89188

Kahdesta komponentista muodostuvat kuidut, jotka on valmistettu polypropeenista ja alhaisen tiheyden omaavasta polyeteenistä sekä menetelmä niiden valmistamiseksi 5 Keksinnön kohteena on kahdesta komponentista muo dostuva kuitu, joka koostuu oleellisesti polypropeenista (PP), joka muodostaa jatkuvan faasin, johon on jakautunut lineaarista alhaisen tiheyden omaavaa polyeteeniä (LLDPE), sekä menetelmä tällaisten kuitujen valmistamiseksi. Täl-10 laisilla kuiduilla on parannettuja ominaisuuksia.

Polypropeenikuidut ja -säikeet (PP) ovat kauppatavaroita ja niitä on käytetty valmistettaessa esimerkiksi köysiä, huovikekankaita ja kudottuja kankaita.

US-patenttijulkaisussa 4 578 414 esitetään lisäai- 15 neita olefiinipolymeerikuitujen tekemiseksi vedellä kas teltaviksi, mukaanlukien polyeteenin (PE) ja polypropeenin (PP) seokset.

US-patenttijulkaisussa 4 518 744 esitetään tiettyjen polymeerien ja polymeerien seosten sulakehruu, poly-20 propeeni (PP) mukaanluettuna.

JP-patenttijulkasuissa (Kokai) 56-159 339 ja 56-159 340 esistetään kuituja, jotka on valmistettu seoksista, joissa on polyesteriä ja vähäisiä määriä polypropeenia.

25 Sopivia kirjallisuusviitteitä, jotka koskevat kui tuja ja säikeitä, mukaanlukien keinotekoisten termoplastisten kuitujen viitteet, ovat esimerkiksi seuraavat, jotka on tuotu tähän viitteiksi: (a) Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 30 Interscience, New York, voi. 6 (1967), s. 505-555 ja voi.

9 (1968), s. 403-440; (b) Man-Made Fiber and Textile Dictionary, julkaisija Celenese Corporation; (c) Fudamentals of Fibre Formation - The Science of 35 Fibre Spinning and Drawing, Andrzij Ziabicki, julkaisija

John Wiley & Sons, Lontoo/New York, 1976; 2 89188 (d) Man-Made Fibres, R. W. Moncrieff, julkaisija John Wiley & Sons, Lontoo/New York, 1975; (e) Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, vol. 16 "Olefin Fibers", julkaisija John Wiley & Sons, 5 New York, 1981, 3. painos.

Yhtenäisesti yleisesti hyväksyttyjen kuitu- ja säieteollisuuden käytäntöjen kanssa käytetään seuraavia määritelmiä tässä esityksessä käytetyille termeille: "Yksikuitulanka" (tunnetaan myös nimellä "monofila-10 mentti") tarkoittaa yksittäistä säiettä, jonka denieri-luku on yli 15, tavallisesti yli 30; "Pienen denierin kuitu tai säie" tarkoittaa säiettä, jonka denieriluku on alle 15; "Monikuitulanka" (multifilamentti) tarkoittaa sa-15 manaikaisesti muodostettuja pienen denierin kuituja, jotka on kehrätty kuitukimpuksi, joka sisältää tavallisesti vähintään 3, edullisesti 15-100 kuitua, ja niitä voi olla useita satoja tai useita tuhansia; "Tapulikuidut" tarkoittavat pienen denierin säikei-20 tä, jotka on muotoiltu tai leikattu yleensä 2,5-20 cm ta-pulipituuksiin; "Suulakepuristettu säie" tarkoittaa suulakepuris-tetta, joka on muodostettu kuljettamalla polymeeri muotoi-luaukon, kuten sulakkeen läpi.

25 "Fibrilli” tarkoittaa erittäin hienoa erillistä kuitua upotettuna enemmän tai vähemmän jatkuvaan matriisiin.

Vaikka tiedetään, että käytännöllisesti katsoen mikä tahansa termoplastinen polymeeri voidaan suulakepuris-30 taa karkeaksi säikeeksi tai monofilamentiksi, monia näistä, kuten polyeteeniä ja joitakin eteenikopolymeerejä, ei ole yleensä katsottu sopiviksi pienen denierin kuitujen tai monikuitulankojen valmistukseen. Asiantuntijat tietävät, että on helpompaa tehdä 15 denierin karkea yksikuitu-35 lanka kuin 15 denierin monikuitulankaa. Tiedetään myös, että kuitukimpun kokemat mekaaniset ja lämpöolosuhteet 3 89188 ovat hyvin erilaiset kehrättäessä tapulikuituja tai moni-kuitulangoissa kuin kehrättäessä yksikuitulankoja. Se, että tietty keinotekoinen polymeeri voidaan suulakepuris-taa monofilamentiksi, ei välttämättä anna aihetta sen 5 käyttöön pienen denierin tai monikuitukehräyksessä. Vaikka suulakepuristettu monofilamentti, joka on jäähdytetty, voidaan tavallisesti vetää kylmänä (venyttää) hienompaan denierikokoon, vaikkei sillä ole riittävää sulalujuutta, jotta sitä voitaisiin vetää sulana vetoon murtumatta, on 10 ilmeistä, että polymeerillä täytyy olla hyväksyttävä sula-lujuus, jotta se voitaisiin vetää kuumana hienoihin denie-rikokoihin.

Alhaisen tiheyden omaavaa polyeteeniä (LDPE) valmistetaan polymeroimalla eteeniä käyttäen vapaaradikaali-15 initaattoria, esim. peroksidia, kohotetuissa paineissa ja lämpötiloissa, ja niiden tiheydet ovat tavallisesti välillä 0,910-0,935 kg/cm3. LDPE, jota kutsutaan joskus "I.C.I.-tyypin"-polyeteeniksi, on haaroittunut (s.o. ei-lineaari-nen) polymeeri, koska läsnä on lyhyitä ketjuja polymeroi-20 tuja eteeniyksiköitä, jotka riippuvat polymeerin rungosta.

Näitä on alan vanhemmissa julkaisuissa joskus kutsuttu korkean paineen polyeteeniksi (HPPE).

Korkean tiheyden omaavaa polyeteeniä (HDPE) valmistetaan käyttämällä koordinaatiokatalyyttiä, kuten "Zieg-25 ler-tyypin" tai "Natta-tyypin" tai Phillips-tyypin" kromi-oksidiyhdistettä. Näiden tiheydet ovat yleensä välillä 0,94-0,98 g/cm3 ja niitä kutsutaan "lineaarisiksi" polymeereiksi, koska polymeerin rungosta riippuvat lyhyet poly-meeriketjut puuttuvat.

: 30 Lineaarinen alhaisen tiheyden omaava polyeteeni (LLDPE) valmistetaan kopolymeroimalla eteeniä vähintään yhdellä C3-C12, erityisesti vähintään yhdellä C4-Ce a-ole-fiinialkeenilla, käyttämällä koordinaatiokatalyyttiä, kuten sellaista, jota käytetään valmistettaessa HDPE:tä. 35 Nämä LLDPE:t ovat "lineaarisia", mutta niissä on a-olefii-nin alkyyliryhmiä riippumassa polymeeriketjusta. Nämä 4 89188 riippuvat alkyyliryhmät aiheuttavat sen, että tiheys on suunnilleen samalla välillä (0,88-0,94 g/cm3) kuin LDPEillä; näin ollen nimeä "lineaarinen alhaisen tiheyden omaava polyeteeni" tai LLDPE käytetään teollisuudessa 5 viittaamaan näihin eteenin lineaarisiin alhaisen tiheyden omaaviin kopolymeereihin.

Polypropeenin (PP) tiedetään ilmenevän ataktisena (suuresti amorfista), syndiotaktisena (laajalti kiteistä) ja isotaktisena (myös laajalti kiteistä), joista joitakin 10 voidaan prosessoida pienen denierin kuiduiksi. Tässä keksinnössä on edullista käyttää PP:n laajalti kiteisiä tyyppejä, jotka sopivat pienen denierin kuitujen kehräykseen ja joita kutsutaan joskus "CR"- tai vakioreologian luokiksi .

15 US-patenttijulkaisut 4 181 762, 4 258 097 ja 4 356 220 sisältävät tietoja olefiinipolymeerikuiduista, joista jotkut ovat yksisäiekuituja.

US-patenttijulkaisussa 4 076 698 esitetään menetelmiä LLDPE:n valmistamiseksi ja yksisäiekuidun suulakepu-20 ristus.

US-patenttijulkaisussa 4 584 347 esitetään yleisin termein kserogeelikuitujen valmistus ultrasuuren molekyy-lipainon omaavan polyeteenin tai polypropeenin laimeista liuoksista, jotka sisältävät polymeeristä lisäainetta, 25 joka voi olla LDPE, LLDPE tai HDPE, mutta PE/PP-seoksesta ei ole esimerkkiä.

US-patenttijulkaisussa 4 563 504 esitetään mono-orientoituneiden lankojen valmistus seoksesta, jossa on 10-40 paino-% polypropeenia ja 60-90 paino-% eteeni-a-30 olefiinikopolymeeriä. Komponentit voidaan sekoittaa kiinteässä tai sulassa tilassa.

US-patenttijulkaisussa 4 632 861 esitetään, että LDPE:n suulakekehräystä parannetaan sekoittamalla LDPE:iin polypropeenia suhteessa 65-95 paino-% LDPE:ä ja 5-35 pai-35 no-% PP:a. Saaduissa kuiduissa PP on dispergoituneena PE:n muodostamaan jatkuvaan faasiin. Myös vertailevia esi- 5 89188 merkkejä annetaan, joissa LDPE:PP-suhde on 40:60 ja 20:80, mutta patenttijulkaisussa esitetään, että tyydyttävän keh-räyksen aikaansaamiseksi vaaditaan alle 35 paino-%:n olevaa PP-pitoisuutta.

5 CA-patenttijulkaisussa 1 199 746 esitetään seoksia, joissa on 40-90 paino-% LLDPE:tä taipuisuuden parantamiseksi kuuma- ja kylmävedossa, ja PP:n lujuuden parantamiseksi puhallusmuovaukseen, suulakepuristusvetoon ja lämpö-vetoon. Kuitujen kehräystä ei mainita.

10 Skoroszewski esittää venytettyjä polypropeenikalvo- kuituja, jotka sisältävät LDPE:ä ja opettaa, että yli 20 paino-%:n LDPE-pitoisuudet vaikuttavat voimakkaasti tuotteiden sitkeyteen.

JP-patenttijulkaisuissa 5207 2744, 5801 1536, 15 5820 6647 ja 5904 1342 esitetään valu- tai puristuskoos- tumuksia, jotka sisältävät polypropeenia ja polyeteeniä, mutta niissä ei mainita kuidun valmistusta. JP-patentti-julkaisussa 5207 2744 esitetään koostumuksia, jotka sisältävät 70-98 paino-% polypropeenia, 1-14 paino-% etee-20 ni/but-l-eeni-satunnaiskopolymeerejä ja 1-15 paino-% LDPE:ä. JP-patenttijulkaisussa 5801 1536 esitetään koostumuksia, jotka sisältävät eteeni-propeeni-satunnaiskopo-lymeerin, joka sisältää 3-9 paino-% eteeniä, ja LLDPE:ä. JP-patenttijulkaisussa 5820 6647 esitetään koostumus, joka 25 käsittää polypropeenia, LDPE:ä ja LLDPE:ä. JP-patenttijulkaisussa 5904 1342 esitetään koostumuksia, jotka sisältävät 60-95 paino-% LLDPE:ä ja 5-50 paino-% polypropeenia.

Nyt on odottamatta havaittu, että polypropeeni kuituihin saadaan parannuksia, jos polypropeeni sekoitetaan 30 ensin 20-45 paino-%:n kanssa lineaarista alhaisen tiheyden omaavan eteeni-kopolymeeriä, ja sula seos sekoitetaan voimakkaasti juuri ennen sulakehruuta.

Ensimmäisessä aspektissaan keksintö kohdistuu kahdesta komponentista muodostuvaan kuituun, joka koostuu '35 oleellisesti polypropeenista (PP), joka muodostaa jatkuvan faasin, johon on jakautunut lineaarista alhaisen tiheyden 6 89188 omaavaa polyeteeniä (LLDPE), jolle kuidulle on tunnusomaista, että mainittu PP on syndiotaktista tai isotaktis-ta PP:a ja mainitun LLDPE:n sulavirtausnopeus on 12 -120 g/10 min (mitattuna ASTM D-1238(E)-menetelmän mukaan) 5 ja se on fibrillien muodossa, jotka muodostavat dispergoi-tuneen faasin ja ovat järjestäytyneinä oleellisesti joka suuntaan vinosti, jolloin PP:LLDPE-painosuhde on 80:20 -65:45 ja kuidun denierikoko on alle 30. Näillä kuiduilla on parempi sitkeys ja pehmeys kuin pelkstään polypropee-10 nista tai polyeteenistä valmistetuilla kuiduilla.

Toisessa aspektissaan keksintö kohdistuu menetelmään kahdesta komponentista muodostuvien kuitujen valmistamiseksi sulasta polypropeenista (PP) ja sulasta lineaarisesta alhaisen tiheyden omaavasta polyeteenistä (LLDPE), 15 jolle menetelmälle on tunnusomaista, että sekoitetaan hyvin sulaa, syndiotaktista tai isotaktista PP:a ja sulaa LLDPE:ä, jonka sulavirtausnopeus on 12 - 120 g/10 min (mitattuna ASTM D-1238(E)-menetelmällä), PP:LLDPE-painosuh-teessa 80:20 - 65:45 LLDPE:n dispergoimiseksi PP:iin, ja 20 ylläpidetään dispersio, kunnes seos on suulakepuristeena poistettu kehruusuuttimesta kuidun muodostamiseksi, jossa LLDPE-fibrillit ovat dispergoituneena faasina ja järjestyneet oleellisesti joka suuntaan vinosti, jonka kuidun denierikoko on alle 30.

25 Kuviot 1-4 ovat visuaalisia apukeinoja tässä esi tyksessä kuvattujen seosten tiettyjen ominaisuuksien esittämiseksi .

Tässä keksinnössä käytettävä polyeteeni on LLDPE, jonka polyeteenin molekyylipaino on kohtalaisen suuri, 30 minkä osoittaa sulaindeksi, M.I. (myös sulavirtausnopeus M.F.R.), joka on 12-120, edullisesti 20-100 g/10 min, erityisesti 50±20 g/10 min, mitattuna ASTM D-1238(E) -menetelmällä (190 °C/2,16 kg).

On edullista, että LLDPE:ssä olevat komonomeerin a-35 olefiinialkeenit sisältävät 3-12 hiiliatomia, erityisesti 4-8 hiiliatomia ja erityisesti ko. aikeeni, on 1-okteeni.

7 89188

Buteenia (C4) voidaan käyttää, mutta 1-okteeni on edullista. Eteeni/alkeeni-kopolymeerien valmistuksessa voidaan käyttää aIkeeni-komonomeerien seoksia, kuten buteeni/ok-teenia tai hekseeni/okteenia. LLDPErn tiheys riippuu kopo-5 lymeeriin lisätyn alkeenin määrästä ja molekyylikoosta (s.o. alkeenimolekyylissä olevien hiiliatomien lukumäärästä). Mitä enemmän alkeenikomonomeeriä käytetään, sitä alhaisempi on tiheys; myös mitä suurempi on aikeeni-komono-meeri, sitä alhaisempi on tiheys. Edullisesti käytetään 10 sellaista määrä alkeenikomonomeeriä, joka johtaa tiheyteen 0,88-0,94, edullisimmin 0,92-0,94 ja erityisesti 0,92-0,93 g/cm3. Eteeni/okteeni-kopolymeeri, jonka tiheys on noin 0,925 g/cm3, okteenipitoisuus 5-10 % ja M.F.R. 50±20 g/10 min, on hyvin tehokas tämän keksinnön tarkoituksiin.

15 Seoksessa PP/PE-painosuhde voi olla 80/20-55/45, mutta se on edullisesti 78/22-60/40, edullisimmin 75/25-65/35. Erityisen edullisesti se on 72/28-68/32.

Sulasekoitusmenetelmä on tärkeä PP:n ja PE;n yleisesti tunnetun sekoittumattomuuden takia. Tarvitaan inten-20 siivinen sekoitussuulakepuristin, joka saa sekoittimessa toisaalta sulan PE:n dispergoitumaan sulaan PPthen ja dispersion pysymään, kunnes seos poistetaan suulakepuristeena kehruusuuttimesta.

Seuraava taulukko on tarkoitettu kuvaamaan tulok-25 siä, joita uskotaan saatavan erilaisilla PP/PE-suhteilla käytettäessä PE:tä, jonka M.F.R on 12-120 g/10 min ja kiteistä PP:ä, jolloin sulaviskositeetti ja sulalujuus ovat sellaisia, että saavutetaan suhteellisen hyvä sula-yhteensopivuus ja sekoittuvuus käytettäessä korkean intensitee-30 tin sekoitussuulakepuristinta: β 89138 PE/PP-suhteen likimääräinen alue_ Saatavat yleiset tulokset* 20/80-45/55 PE-fibrillit dispergoituneet PP:n jatkuvaan matriisiin 5 45/55-55/45 Yhteisjatkuvia vyöhykkeitä; lamellirakenne 55/45-90/10 PP-fibrillit dispergoituneet PE:n jatkuvaan matriisiin 10 * Ilmeisesti tulokset suhteissa, jotka sattuvat päällek käin keskialueen päiden kanssa ovat epäselviä siinä, että joitakin tuloksia saadaan päällemenevän alueen molemmilta puolilta.

15 Tällaisessa sekoittimessa valmistetut PP:n ja PE:n polymeeriseokset havaitaan hyödyllisiksi, vahvoiksi ja niitä voidaan suulakepuristaa tuotteiksi, joissa sekoittu-mattomuus ei ole ongelmana. Kun näin muodostettu suulake-puriste seoksesta, joka sisältää enemmän PP:a kuin PE:ä, 20 kehrätään ja vedetään kuiduksi, sulat PE-palloset laajenevat fibrilleiksi polypropeenimatriisissä. Kuitujen tärkeä uusi piirre on se, että PE-fibrillien suuntaus vaihtelee PP-kuidussa. Suurempi PE-partikkelifraktio havaitaan PP-kuitujen poikittaisleikkauksen reuna-alueella, ja jäljel- 25 le jäävät PE-partikkelit levittyvät PP-kuidun sisempiin osiin. PE-partikkelien koko on pienin kuitujen poikkileikkauksen reunaosilla, ja koon asteittainen kasvu havaitaan kuidun keskustaa kohti. Pienien partikkelien frekvenssi reuna-alueella on korkein ja se laskee keskustaa 30 kohti, jossa PE-partikkelit ovat suurimpia mutta enemmän erilleen levittäytyneitä. PP-kuitujen poikkittaisleikkauk-sen reuna-alueen lähellä olevat PE-fibrillit ovat suuntautuneet eri suuntiin, kun taas PP-kuidun keskustan lähellä suuntautuminen on enimmäkseen koaksiaalista kuidun kanssa.

35 Esityksen lyhentämiseksi näitä kuituja nimitetään tässä seoksiksi, jotka sisältävät PP:a jatkuvana faasina, joka 9 89188 sisältää joka suuntaan vinosti levittäytyneitä PE-fibril-lejä dispergoituneena faasina.

Mikroskooppitutkimus paljastaa kahdesta komponentista muodostuvan PP-kuidun poikittaisleikkausta katsot-5 taessa, että PE-fibrillit, ovat sijoittuneet voimakkaammin lähelle ulkopintaa kuin keskelle. Kunkin PE-fibrillin muoto poikkileikkauksessa riippuu siitä, katsotaanko PE-fib-rilliä oikeissa kulmissa PE-fibrillien akseliin nähden siinä kohdassa tai vinosti PE-fibrillin akseliin nähden 10 siinä kohdassa. Ovaali tai pitkittäinen leikkaus esittää PE-fibrillin leikattuna kulmassa. Pitkittäinen leikkaus esittää PE-fibrillin, joka on vinossa aksiaalisesta suunnasta poikittaiseen asemaan.

PP/PE-sulaseoksen valmistukseen käytettävä sekoitin 15 on dynaaminen korkean intensiteetin sekoitin, erityisesti sellainen, jolla saadaan 3-dimensionaalinen sekoitus. Riittämätön sekoitus aiheuttaa PE:n epähomogeenisen dis-pergoitumisen PP:hen, mikä johtaa kuituihin, joilla on yhteensopimattomat ominaisuudet ja alhaisemmat sitkeydet 20 kuin vastaavilla PP-kuiduilla yksin. Tässä keksinnössä sopivaa 3-dimensionaalista sekoitinta esitetään julkaisussa, jonka otsikko on "Polypropylene — Fibers and Filament Yarn with Higher Tenacity", esitetty International Man-Made Fibres kongressissa, 25.-27.9.1985, Dornbirn/Itäval-25 ta, Dr. Ing. Klaus Schafer, Barmag, Barmer Maschinen-Fab-rik, Länsi-Saksa.

PE-fibrillien jakautumista PP-matriisiin tutkitaan käyttämällä seuraavaa menetelmää: Kuidut valmistetaan poi-kittaisleikkaukseen kiinnittämällä liimanauhan kaistalei-: . 30 siin ja upottamalla epoksihartsiin. Epoksikappaleet tasataan lasiveitsellä Sorvali MT-6000 mikrotomilla. Kappaleet upotetaan seokseen, jossa on 0,2 g ruteniumkloridia liuotettuna 10 ml:aan 5,25 paino-%:ista natriumhypokloriitin vesiliuosta, 3 tunniksi. Tämä värjää kuitujen päät rute-35 niumilla noin 30 mikrometrin syvyyteen. Kappaleet huuhdotaan hyvin ja pannaan takaisin mikrotomiin. Epoksissa ole- ίο 8 918 8 vien kultujen poikkileikkauset käsitellään mikrotonilla käyttämällä timanttiveistä, uutetaan vesikouruun ja kootaan kupari TEM-verkoille. Verkkoja tutkitaan 100 kV kiihdytys jännitteellä JEOL 100C transmissioelektronimikroskoo-5 pilla (TEM). Muutamalta ensimmäiseltä mikrometriltä otetut leikkaukset sekä noin 20 mikrometrin päästä otetut leikkaukset tutkitaan TEM:ssä suurennoksilla 250X-66000X. Näytteissä oleva polyeteenikomponentti värjätään edullisesti ruteniumilla. Lähellä epoksikappaleen päätä mikro-10 tomoidut kuituleikkaukset voivat olla ylivärjäytyneet, kun taas noin 20 mikrometriä kuitujen päästä otetut leikkaukset ovat todennäköisemmin sopivasti värjäytyneet. Mikro-torni veitsellä tehdyt naarmut leikkauksen poikki voivat sisältää myös muutoksia värjäyksessä, mutta taitava ope-15 raattori osaa erottaa värjäytyneestä PE:stä aiheutuvat muutokset. Lähellä PP-kuitujen keskusta olevien PE-fibril-lien halkaisijan on havaittu olevan tyypillisesti luokkaa noin 350-500 ängströmiä (35-50 nm), kun taas taajemmin olevien fibrillien halkaisijan PP-kuidun reunan lähellä on 20 havaittu olevan tyypillisesti luokkaa noin 100-200 äng-strömiä (10-20 nm). Suuren suurennoksen mukaan ne näyttävät olevan poikkileikkaukseltaan pyöreitä eikä ovaaleja tai pitkulaisia.

Kun polyeteeniä on alle 20 % polypropeenissa, saa-25 daan parempi "tuntuma" kuin polypropeenilla yksinään, mutta ei saavuteta merkittävää kasvua sitkeydessä eikä saada dimensionaalisesti stabiilia kuitua. Termillä "dimensio-naalisesti stabiili" tarkoitetaan, että varastoitaessa mitattua kuitua useita kuukausia ja mittaamalla uudelleen 30 sitkeys, ei havaita merkittävää muutosta sitkeydessä. Muutos sitkeydessä osoittaa, että jännityksen laukeamista on tapahtunut ja että kuitu on kutistunut. Monissa sovellutuksissa, kuten huovikekankaissa, tällainen kutistuminen katsotaan ei-toivottavaksi.

35 Käytettäessä 20-45 % polyeteeniä polypropeenissa saadaan lisääntynyt sitkeys sekä parempi "tuntuma" kuin 11 89188 polypropeenilla yksinään. Käytettäessä 25-35 %, erityisesti 28-32 % polyeteeniä polypropeenissa saadaan myös oleellisen dimensionaalisesti stabiili kuitu. Oleellisen dimensionaalisesti stabiili kuitu on sellainen, joka läpi-5 käy hyvin vähäisen, jos ollenkaan, muutoksen sitkeydessä varastoinnin aikana. Polypropeeni/polyeteeni-suhde 70/30 on erityisen edullinen ja sillä saadaan dimensionaalisesti stabiili kuitu. Käytettäessä 50-90 % polyeteeniä seoksessa, voidaan havaita sitkeyden vähenemistä, mutta "tuntuma" 10 on huomattavasti pehmeämpi kuin polypropeenilla yksinään.

Suurempi vetosuhde antaa korkeamman sitkeyden kuin alhaisempi vetosuhde. Näinollen annetulla PP/PE-suhteella vetosuhde noin 3,0 voi antaa suuremman sitkeyden kuin PP yksinään, mutta vetosuhde noin 2,0 ei ehkä anna suurempaa 15 sitkeyttä kuin PP yksinään.

Jotta saataisiin nimellinen peruspiste vertailujen suorittamiseksi, useita kaupallisesti saatavia PP-kuituja kehrätään hienon denierin kuiduksi, ja tuloksista otetaan keskiarvo. Keskimääräiseksi denierikooksi havaitaan 2,1, 20 keskimääräinen venymä on 208 % ja keskimääräinen sitkeys murtumakohdassa on 2,26 g/denieri.

Samoin nimellisen peruspisteen saamiseksi kehrätään useita LLDPE-näytteitä pienen denierin kuiduiksi, ja tuloksista otetaan keskiarvo. Keskimääräiseksi denierikooksi 25 havaitaan 2,84, keskimääräinen venymä on 141 % ja keskimääräinen lujuus murtumakohdassa on 2,23 g/denieri.

Seuraavat esimerkit kuvaavat erityisiä toteutuksia, mutta keksintöä ei rajoiteta näihin toteutuksiin.

Esimerkki 1 30 Seosta, jossa on 80 paino-% PP-rakeita (M.I. 230 °C/2,16 kg, noin 25 g/10 min ja tiheys 0,910 g/cm3) ja 20 paino-% LLDPE:ä (1-okteenia 10-15 %; M.I. 50 g/min; tiheys 0,926 g/cm3) sekoitetaan mekaanisesti ja syötetään suulakepuristimeen, jota pidetään noin 245-250 °C:ssa missä poly-35 meerit sulavat. Sulat polymeerit kuljetetaan 3-dimensio-·...·' naalisen dynaamisen sekoittimen läpi, joka on sijoitettu 12 891 88 suulakepuristimen ulostuloaukon kohdalle. Dynaaminen sekoitin on suunniteltu leikkaamisen ja sekoituksen avulla jakamaan samanaikaisesti sulavirta superhienoiksi kerroksiksi ja järjestämään kerrokset uudelleen tangentiaalises-5 ti, radikaalisesti ja aksiaalisesti, ja näin saadaan aikaan sekoittumattoman PP:n ja LLDPE:n hyvä sekoitus.

Näin sekoitettu sulate kuljetetaan dynaamisesta se-koittimesta hammaspyöräpumpun avulla kehruusuuttimen läpi, jossa on 20 500 aukkoa. Muodostetut kuidut jäähdytetään 10 ilman sivuvirralla, keritään vastaanottokelalle, venytetään seitsemän esilämmitetyn Godet-telan yli (90-140 °C), ajetaan ilmalämmitteisen jäähdytysuunin läpi (150-170 °C), jota seuraa toinen seitsemän Godet-telan ryhmä (100-140 °C), ennen kuin jatkuvat kuidut kierretään ja leika-15 taan 38 mm tapulikuiduiksi. Sopivia kehruuviimeistimiä käytetään avustamaan operaatiota. Venytyssuhde on 3,IX.

Saaduissa kuiduissa on noin 20 cpi (kierrettä tuumalla) (2,5 cm) ja tiitteri on välillä 2,0-2,5 dpf (de-nieriä filamenttia kohti). Kuitujen mekaaniset ominaisuu-20 det, mitattuina 3 viikkoa valmistuksen jälkeen, ovat seu-raavat (noin 15 satunnaisesti kerättyä kuitua): tiitteri 2,14 dpf, sitkeys (veto murtumakohdassa) 4,73 g/denieri; venymä (murtumakohdassa) 52 %. "Tuntuma" (pehmeys) katsottiin paremmaksi kuin samanlaisilla yksistään PP:sta 25 valmistetuilla kuiduilla.

Esimerkki 2 Tämä esimerkki on esimerkin 1 kaltainen, paitsi että käytetään 30 paino-% LLDPE:ä ja 70 paino-% PP:a.

Tulokset: tiitteri 2,66 dpf; sitkeys 3,23 g/deni-30 eri; venymä 61 %. Tuntuma oli selvästi parempi kuin yksistään PP:sta valmistetuilla kuiduilla.

Esimerkki 3 Tämä esimerkki on esimerkin 1 kaltainen, paitsi, että LLDPE sisältää 1-buteenia 1-okteenin sijasta. Senkin 35 M. I. on 50 g/10 min, tiheys 0,926 g/cm3 ja se käsittää 20 paino-% seoksesta.

13 391 G8

Tulokset: tiitteri 2,24 dpf; sitkeys 3,93 g/deni-eri; venymä 48 %. Tuntuma katsottiin paremmaksi kuin yksistään PP:sta valmistetuilla kuiduilla.

Alla oleva taulukko IA kuvaa ominaisuuksissa tapah-5 tuvia muutoksia mitattuina noin 120 päivää esimerkissä 1-3 esitettyjen alkumittausten jälkeen.

TAULUKKO IA

DENIERILUKU SITKEYS_ VENYMÄ_ ensim- ensim- ensim- 20 Esi- PP/PE- mäinen toinen mainen toinen mainen toinen merkki suhde mittaus mittaus mittaus mittaus mittaus mittaus 1 80/20 2,14 2,81 4,73 3,41 52 70 2 70/30 2,66 2,69 3,23 3,37 61 72 3 80/20 2,24 3,00 3,93 2,99 48 63 15

Esimerkkien 1 ja 2 kuidut arvioitiin jälleen, kun ne oli altistettu 60 °C lämpötilaan 42 päiväksi sekä tasapainotukseen 14 kuukauden ajaksi huoneen lämpötilassa (25 °C), ja saadut tulokset on esitetty taulukossa IB.

20 TAULUKKO IB

Sitkeys Venymä

Esimerkki Denierliuku (g/denieri) (%) 1 3,07 3,42 41,0 2 3,11 3,20 41,6 25 70/30-seos (esimerkki 2) eo. taulukoissa osoitti hyvin vähäistä muutosta sitkeydessä: tämä on osoituksena siitä, että nämä kahdesta komponentista muodostuvat kuidut osoittavat epätavallista lujuuden pysyvyyttä, johon vaikuttaa hyvin vähän jännityksen purkautuminen varastoinnin 30 aikana. 70/30-seoksen havaitaan muodostavan erittäin lujan huovikerakenteen (noin 2650 g voima 2,5 cm leveän kaistaleen murtamiseen), kun ne sidotaan termisesti noin 148 °C lämpötilassa 4,8 MPa paineessa, jolloin saadaan 34 g/m2 kangasta.

14 891 o 8

Esimerkki 4

Kukin seuraavista LLDPE:istä sekoitetaan PP:n kanssa samoin kuin esimerkissä 1, alla esitetyissä PP/PE-suh-teissa, Ja seokset kehrätään kaikki onnistuneesti kuiduksi 5 kahdella venytyssuhteella noin 2,0 ja noin 2,7.

LLDPE PP/PE-suhde 50MFR, 0,926 tiheys 25/75, 45/55, 65/35, 85/15 (1-okteeni) 105MFR, 0,930 tiheys 27/75, 45/55, 65/35 10 (1-okteeni) 26MFR, 0,940 tiheys 25/75, 45/55, 65/35, 85/15 (1-okteeni) 50MFR, 0,926 tiheys 25/75, 45/55, 65/35 (1-buteeni) 15 Esimerkki 5 Tässä ryhmässä käytetään seuraavassa kuvattuja seoksia, jolloin kussakin käytetty PP on erittäin kiteistä PP:a, jonka M.F.R. on 25 g/10 min mitattuna ASTM D-1238 -menetelmällä (230 °C, 2,16 kg), ja PE:ien M.F.R.-arvot on 20 mitattu ASTM D-1238 -menetelmällä (190 °C, 2,16 kg). Kaikki PE:t ovat LLDPE:ä, jotka identifioidaan seuraavasti: PE-A - LLDPE (1-okteeni-komonomeeri), 50 M.F.R., tiheys 0,926 PE-B - LLDPE (1-okteeni-komonomeeri), 105 M.F.R., tiheys 25 0,930 PE-C - LLDPE (1-okteeni-komonomeeri), 26 M.F.R., tiheys 0,940 PE-D - LLDPE (1-buteeni-komonomeeri), 50 M.F.R., tiheys 0,926 30 Yllä kuvatuista polymeereistä valmistetut seokset valmistetaan kuiduiksi yllä esitetyllä tavalla, ja tulokset on esitetty alla olevassa taulukossa II.

is 89188

TAULUKKO II

Ajo- Käytet- PE/PP- Venytys- Tlitteri Sitkeys % nro ty PE painosuhde suhde (denieri) g/denieri venymä 1 A 25/75 2,0 4,15 1,87 191 2 A 25/75 2.7 2,88 2.61 99 5 3 A 45/55 2,0 4.15 1,67 217 4 A 45/55 2,85 3,27 2,17 140 5 A 65/35 2,0 4,79 1,13 298 6 A 65/35 2,7 3,53 1;56 208 IQ 7 A 85/15 2,0 4,27 1.00 307 8 A 85/15 2,7 3,52 1,21 216 9 A 85/15 3,0 3,06 1,63 150 10 B 25/75 2,0 4,48 1,88 243 11 B 25/75 3,1 2,88 2.85 76 15 12 B 45/55 2,0 4,23 1.47 225 13 B 45/55 3,1 2,85 2,18 100 14 B 65/35 2,0 4,17 1,07 261 15 B 65/35 3,1 2,65 1.74 113 2Q 16 D 25/75 2,0 3,87 1;96 199 17 D 25/75 2,7 2,91 2,87 84 18 D 25/75 3, 1 2,51 3,61 41 13 D 45/55 2,0 4,15 1,62 241 20 D 45/55 2,7 3,07 2,06 126 25 21 D 65/35 2,0 4,39 1,01 291 22 D 65/35 2,7 3,08 1,50 145 23 C 25/75 2,0 3,95 2,11 219 24 C 25/75 3,1 2,66 3,17 80 25 C 25/75 3,5 2,36 3,06 91 30 26 C 25/15 2,3 2,64 2,73 81 27 C 25/75 2-,3 2,11 2,46 144 28 C 45/55 2,0 4,01 1,90 266 29 C 45/55 3,1 2,72 3,43 76 35 30 C 45/55 3,5 2,05 3i64 50

ö Ο 1 o O

16 v ‘ t; *'

Taulukko II (jatkoa)

Ajo- Käytety- PE/PP- Venytys- Tlitteri Sitkeys % nro ty PE painosuhde suhde (denieri) g/denieri venymä 31 C 45/55 2,7 2,88 3,08 80 32 C 65/35 2,0 4,12 1,54 321 33 C 65/35 2,7 3j05 2,19 169 34 C 85/15 2,0 3.94 1,28 351 35 C 85/15 2,7 2,84 1,83 194 36 C 85/15 3,1 2 j 79 2,01 187 10 Kuvio 1 esittää joitakin PE-A:n tietoja.

Kuvio 2 esittää joitakin PE-B:n tietoja.

Kuvio 3 esittää joitakin PE-C:n tietoja.

Kuvio 4 esittää joitakin PE-D:n tietoja.

Kahdesta komponentista muodostuvien kuitujen ter-15 mistä sitoutuvuutta havainnollistetaan käyttämällä PE/PE- seosta, jossa suhde on 30/70, jolloin käytetään PE-A:ta. 150 päivän varastoinnin kuluttua kehruusta lämpösitoitu-mista testataan valmistamalla 10 kpl 2,5 cm leveää näytettä käyttämällä pyörivää laitetta, jota käytetään tavalli-20 sesti teollisuudessa, jolla saadaan kudoksen painoksi 34 g/m2. 10 mittauksen tulokset normalisoidaan 34 g/m2:ksi.

Kalenterien välinen paine lämpösitomisen aikana pidetään vakiosti 4,8 MPatna valmistettaessa kankaita. Alla on lueteltu sitomislämpötila ja vastaava vetolujuus grammoina, 25 joka vaaditaan kankaan rikkomiseen.

Sitomislämpötila, °C Murtumavoima, grammaa 141 1260 144 1250 30 147 2600 149 2750

Yllä olevan kanssa vertailtavaksi tyypillinen mur-tumalujuus, joka tavallisesti saadaan PP-pohjäisille kan-35 kaille on 2500±150 grammaa ja tyypillinen alue, joka tavallisesti saadaan LLDPE:lle on 1300-1500 grammaa.

17 8 91 8 8

Havaitaan, että käyttämällä kahdesta komponentista muodostuvia PE/PP-kuituja kehruusitomisessa valmistettujen kankaiden "drapeeraus" ja pehmeys ovat paremmat kuin PP-kuiduilla yksinään.

5 Samalla tavalla valmistetaan kuituja käyttämällä sulalämpötilaa 180-260 °C, edullisesti 200-250 °C. Kehruu-nopeudet 20-150 m/min ovat edullisia. 1,5-5 X -vetosuh-teet, edullisesti 2,0-3,0 X -vetosuhteet, ovat suositeltavia. Liian korkeilla Godet-telojen lämpötiloilla voi ta-10 pahtua kuitujen takertumista teloihin. Oikea kehruuvii-meistysaineen valinta pyrkii helpottamaan tai minimoimaan tämän kohtuullisella lämpötila-alueella.

Alaa tuntevat mittaavat "tuntuman" (pehmeyden) rutiininomaisesti pelkästään tunnustelemalla ja puristele-15 maila vertailtavia kuitutukkoja tai -mattoja.

Kuiduissa olevien PE-fibrillien halkaisija on kaikkialla alle mikrometrin luokkaa, ja useimpien halkaisija on alle noin 0,05 mikrometriä.

Vaikka kuidut voivat olla mitä tahansa denieriko-20 koa, edullinen denierikoko on alle 30, ja edullisin deni-erikoko on pienen denierin alue 0,5-15, erityisesti alue 1-5.

Tämän keksinnön mukaiset kuidut ovat käyttökelpoisia erilaisissa sovellutuksissa, kuten huovikekankaissa, ' ' 25 kankaissa, langoissa, köysissä, jatkuvissa kuiduissa ja kankaissa, kuten matot, pehmusteet, vaatetusvarusteet, teltat, sekä teollisissa sovellutuksissa, kuten suodat-timissa ja membraaneissa.

Seokset, joiden PP/PE-suhteiden alue on 20/80-'30 90/10, osoittavat yllättävän hyvää lujuutta suulakepuris- tuksessa eivätkä ole alttiita murtumiselle, mitä normaalisti ilmenee yhteensopimattomien polymeerien seoksissa.

Claims (17)

1. Kahdesta komponentista muodostuva kuitu, joka koostuu oleellisesti polypropeenista (PP), joka muodostaa 5 jatkuvan faasin, johon on jakautunut lineaarista alhaisen tiheyden omaavaa polyeteeniä (LLDPE), tunnettu siitä, että mainittu PP on syndiotaktista tai isotaktista PP:a ja mainitun LLDPEin sulavirtausnopeus on 12 - 120 g/10 min (mitattuna ASTM D-1238(E)-menetelmän mukaan) ja 10 se on fibrillien muodossa, jotka muodostavat dispergoitu-neen faasin ja ovat järjestäytyneinä oleellisesti joka suuntaan vinosti, jolloin PP:LLDPE-painosuhde on 80:20 -65:45 ja kuidun denierikoko on alle 30.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuitu, t u n -15 n e t t u siitä, että mainitun LLDPE:n tiheys on 0,92 - 0,94 g/cm3.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuitu, tunnettu siitä, että mainitun LLDPE:n alkeenikomo-nomeeripitoisuus on 3 - 20 paino-% LLDPE:stä laskettuna.

4. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mu kainen kuitu, tunnettu siitä, että kuidun denierikoko on 0,5 - 15.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kuitu, tunnettu siitä, että kuidun denierikoko on 1 - 5.

6. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mu kainen kuitu, tunnettu siitä, että LLDPE:n sula-virtausnopeus on 20 - 100 g/10 min.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kuitu, tunnettu siitä, että LLDPE:n sulavirtausnopeus on 50 ± 30 20 g/10 min.

8. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen kuitu, tunnettu siitä, että LLDPE:n tiheys on 0,92 - 0,93 g/cm3.

9. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 3-8 mu- 35 kainen kuitu, tunnettu siitä, että alkeenikomono- meeri sisältää 4-8 hiiliatomia. 19 89188

10. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen kuitu, tunnettu siitä, että LLDPE-polyetee-ni käsittää 25 - 35 paino-% koko kuidusta.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen kuitu, t u n -5 n e t t u siitä, että polyeteeni käsittää 28 - 32 paino-% koko kuidusta.

12. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen kuitu, tunnettu siitä, että polyeteenifib-rillien halkaisija on vallitsevasti alle 0,05 mikromet- 10 riä.

13. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 3-12 mukainen kuitu, tunnettu siitä, että alkeenikomo-nomeeri on 1-okteeni.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen kuitu, t u n -15 n e t t u siitä, että LLDPE:n tiheys on noin 0,925 g/cm3, okteenipitoisuus 5 - 10 % ja sulavirtausnopeus 50 ± 20 g/10 min.

15. Menetelmä kahdesta komponentista muodostuvien kuitujen valmistamiseksi sulasta polypropeenista (PP) ja 20 sulasta lineaarisesta alhaisen tiheyden omaavasta poly- eteenistä (LLDPE), tunnettu siitä, että sekoitetaan hyvin sulaa, syndiotaktista tai isotaktista PP:a ja sulaa LLDPE:ä, jonka sulavirtausnopeus on 12 - 120 g/10 min (mitattuna ASTM D-1238(E)-menetelmällä), PP:LLDPE-pai-25 nosuhteessa 80:20 - 65:45 LLDPE:n dispergoimiseksi PP:iin, ja ylläpidetään dispersio, kunnes seos on suulakepuristee-na poistettu kehruusuuttimesta kuidun muodostamiseksi, jossa LLDPE-fibrillit ovat dispergoituneena faasina ja järjestyneet oleellisesti joka suuntaan vinosti, jonka 30 kuidun denierikoko on alle 30.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekoitukseen käytetään 3-dimensionaalista dynaamista sekoitinta.

17. Patenttivaatimuksen 15 tai 16 mukainen menetel-35 mä, tunnettu siitä, että seoksen komponentit ovat sellaisia, jotka on spesifioitu missä tahansa patenttivaa- 20 8 9 1 8 8 timuksista 2, 3, 6 - 11, 13 ja 14, ja/tai seos kehrätään minkä tahansa patenttivaatimuksista 4, 5 ja 12 mukaiseksi kuiduksi. 2i 89188