FR2550231A1

FR2550231A1 - PROCESS FOR PRODUCING POLYPROPYLENE FIBERS

Info

Publication number: FR2550231A1
Application number: FR8412244A
Authority: FR
Inventors: Jean Castelein
Original assignee: Labofina SA
Current assignee: Labofina SA
Priority date: 1983-08-02
Filing date: 1984-08-02
Publication date: 1985-02-08
Also published as: CA1230213A; LU84944A1; DK371184D0; IT8422199A0; FR2550231B1; NL192834B; IT1180213B; DE3428068A1; NL192834C; CH661274A5; BE900217A; DE3428068C2; DK371184A; DK164513C; GB8418245D0; GB2144367A; GB2144367B; DK164513B; NL8402407A

Abstract

ON DECRIT UN PROCEDE DE FABRICATION DE FIBRES DE POLYPROPYLENE A PROPRIETES D'ETIRAGE AMELIOREES; CE PROCEDE CONSISTE A INTRODUIRE DE 0,01 A 0,5 EN POIDS, BASE SUR LE POIDS DE POLYPROPYLENE, D'ISOCYANURATE DE TRIS (3,5-DI-T-BUTYL-4-HYDROXYBENZYL), ET D'EFFECTUER L'EXTRUSION DU POLYPROPYLENE A UNE TEMPERATURE COMPRISE ENTRE 220 ET 280C.A PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF POLYPROPYLENE FIBERS WITH IMPROVED STRETCHING PROPERTIES IS DESCRIBED; THIS PROCESS CONSISTS OF INTRODUCING 0.01 TO 0.5 BY WEIGHT, BASED ON THE WEIGHT OF POLYPROPYLENE, TRIS ISOCYANURATE (3,5-DI-T-BUTYL-4-HYDROXYBENZYL), AND CARRYING OUT THE EXTRUSION OF POLYPROPYLENE AT A TEMPERATURE BETWEEN 220 AND 280C.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de fibres deThe present invention relates to a process for manufacturing

polypropylène ayant des propriétés d'étirage à la sortie de la filière, nettement améliorées par rapport à ce qui est actuellement rencontré. Il est bien connu que les fibres de polypropylène ont depuis plusieurs années de nombreuses applications, comme notamment les tissus non tissés, les tapis et autres analogues. Dans les procédés usuels de fabrication de fibres, on introduit le polypropylène à l'état fondu dans une filière à plaques, comportant un nombre élevé d'orifices entre 2000 et 20000 environ Le polypropylène est introduit dans cette filière afin de lui donner la forme de fils Ces 15 fils sont ensuite étirés en continu dans un four disposé horizontalement et chauffé entre 90 et 160 C Les taux d'étirage normalement pratiqués se situent entre 100 et 300 % Il est également bien connu qu'un faible taux d'étirage produira une fibre avec une élongation résiduelle 20 élevée, mais nécessite également d'entrer dans le four horizontal avec un fil de diamètre plus fin pour arriver au nombre de deniers souhaité, ce qui nécessite un étirage plus important de la matière à la sortie de la filière polypropylene having drawing properties at the outlet of the die, significantly improved compared to what is currently encountered. It is well known that polypropylene fibers have had many applications for several years, such as non-woven fabrics, carpets and the like. In the usual fiber manufacturing processes, polypropylene is introduced in the molten state into a plate die, comprising a high number of orifices between approximately 2000 and 20,000. Polypropylene is introduced into this die in order to give it the form of yarns These 15 yarns are then drawn continuously in an oven arranged horizontally and heated between 90 and 160 C. The drawing rates normally practiced are between 100 and 300% It is also well known that a low drawing rate will produce a fiber with a high residual elongation, but also requires entering the horizontal oven with a wire of finer diameter to arrive at the desired number of deniers, which requires a greater drawing of the material at the outlet of the die

à plaques.with plates.

Les propriétés d'étirage des fils traversant ces orifices dépendent notamment de la nature à l'état fondu des fils du polypropylène et en particulier de la dispersion du poids moléculaire de celui-ci De plus, les fibres peuvent être étirées soit vers le haut, soit vers le bas, 30 selon le procédé choisi, ou encore selon la vitesse de défilement choisie, les plus grandes vitesses étant The drawing properties of the threads passing through these orifices depend in particular on the nature in the molten state of the polypropylene threads and in particular on the dispersion of the molecular weight thereof. In addition, the fibers can be drawn either upwards, either down, depending on the method chosen, or alternatively depending on the speed of travel chosen, the highest speeds being

atteintes en étirage vers le bas.down stretching.

A l'heure actuelle, les polypropylènes utilisés dans la fabrication des fibres ne présentent pas une viscosité élongationnelle suffisante, c'està-dire une viscosité telle qu'il y a possibilité de former un fil à grande vitesse avec le matériau fondu, et qui permette d'étirer ce fil de manière adéquate afin d'obtenir des fibres de 1,5 denier, dans le cas d'un étirage vers le haut, à une vitesse d'environ 50 m/minute. At present, the polypropylenes used in the manufacture of fibers do not have a sufficient elongational viscosity, that is to say a viscosity such that it is possible to form a wire at high speed with the molten material, and which allows this thread to be adequately stretched in order to obtain fibers of 1.5 denier, in the case of upward drawing, at a speed of approximately 50 m / minute.

Dans le cas d'un étirage vers le bas, les polypropylènes usuels ne permettent pas d'atteindre des vitesses de défilement élevées, de l'ordre de 500 m/minute. In the case of a downward stretch, the usual polypropylenes do not make it possible to achieve high running speeds, of the order of 500 m / minute.

En vue de pallier cet inconvénient, on a déjà proposé d'introduire des peroxydes dans les compositions de polypropylène Cependant, ce procédé n'a pas conduit à des résultats favorables en cas d'étirage vers le haut, car la viscosité de la composition était bien trop basse pour pouvoir en former un fil De plus, la matière con15 tenant ces peroxydes est partiellement dégradée, c'est-àdire qu'elle a en particulier un indice d'écoulement élevé et une viscosité très faible, ce qui n'est pas toujours In order to overcome this drawback, it has already been proposed to introduce peroxides into the polypropylene compositions. However, this process has not led to favorable results in the case of upward stretching, since the viscosity of the composition was much too low to be able to form a wire In addition, the material containing these peroxides is partially degraded, that is to say that it has in particular a high flow index and a very low viscosity, which is not not always

intéressant pour certaines applications ultérieures. interesting for some later applications.

Il existe donc un besoin pour un procédé de fabri20 cation de fibres de polypropylène ayant des propriétés There is therefore a need for a process for the manufacture of polypropylene fibers having properties

d'étirage améliorées.improved stretching.

-La présente invention a d'abord pour but de remédier -The present invention first aims to remedy

aux inconvénients énoncés ci-desssus. to the disadvantages stated above.

Elle a pour objet un procédé de fabrication de fibres de polypropylene qui permette une extrusion aisée des fils vers le haut ou vers le bas, tout en conservant It relates to a process for manufacturing polypropylene fibers which allows easy extrusion of the threads up or down, while retaining

aux fibres une élongation résiduelle acceptable. to fibers an acceptable residual elongation.

En particulier, la présente invention a pour objet In particular, the subject of the present invention is

un procédé de fabrication de fibres de polypropylene 30 à bas denier généralement compris entre 5 et 1 denier. a process for manufacturing low denier polypropylene fibers generally between 5 and 1 denier.

Le procédé de la présente invention pour la fabrication de fibres de polypropylène à propriétés d'étirage améliorées est caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans du polypropylène de 0,01 à 0,5 % en poids basé 35 sur le poids de polypropylene, d'isocyanurate de tris The process of the present invention for the production of polypropylene fibers with improved drawing properties is characterized in that it consists in introducing into polypropylene from 0.01 to 0.5% by weight based on the weight of polypropylene. , tris isocyanurate

( 3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl), et d'effectuer l'extru- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl), and to carry out the extru-

sion à une température comprise entre 220 C et 280 C. sion at a temperature between 220 C and 280 C.

Le polypropylène utilisé dans le procédé de l'invention est un homopolymère cristallin de propylène, pouvant éventuellement contenir des agents nucléants. Ce polypropylène cristallin est obtenu par polymérisation The polypropylene used in the process of the invention is a crystalline homopolymer of propylene, which may optionally contain nucleating agents. This crystalline polypropylene is obtained by polymerization

en présence d'un catalyseur stéréospécifique. in the presence of a stereospecific catalyst.

On a remarqué d'une manière inattendue que si l'on introduit de 0,01 à 0, 5 % en poids de 1,3,5-triazine10 2,4,6 ( 1 H, 3 H,5 H)-trione, -1,3,5tris-3,5 bis ( 1,1-diméthyléthyle)-4-hydroxyphényle-méthyle, plus communément appelé isocyanurate de tris( 3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl), les propriétés de viscosité élongationnelle du polymère sont nettement améliorées, que l'on effectue It has been noticed unexpectedly that if 0.01 to 0.5% by weight of 1,3,5-triazine10 2,4,6 (1 H, 3 H, 5 H) -trione are introduced , -1,3,5tris-3,5 bis (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxyphenyl-methyl, more commonly called tris isocyanurate (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl), the properties in elongational viscosity of the polymer are significantly improved, which is carried out

l'étirage des fils extrudés vers le bas ou vers le haut. stretching the extruded wires down or up.

On a cependant remarqué que les meilleurs résultats étaient obtenus lorsqu'on utilisait de 0,05 à 0,2 % However, it was noted that the best results were obtained when using 0.05 to 0.2%

en poids de ce composé.by weight of this compound.

Lorsque l'on utilise des quantités inférieures 20 à 0,01 % en poids par rapport au polypropylène, on ne remarque aucun effet significatif; d'autre part, l'utilisation de quantités supérieures à 0,5 % en poids When using amounts less than 0.01% by weight relative to the polypropylene, no significant effect is noticed; on the other hand, the use of amounts greater than 0.5% by weight

s'apporte pas de bénéfice supplémentaire. does not bring any additional benefit.

Lorsque l'on a effectué un étirage des fils ex25 trudés vers le haut, on est parvenu à former des fibres de 3 deniers ayant une élongation résiduelle aussi élevée que 250 % et des fibres de 1,5 denier ayant encore une élongation de 100 %, ce qui est totalement inattendu, compte tenu du fait que ce résultat est obtenu avec des 30 orifices de la filière d'extrusion ayant un rapport L/D de 2, car avec des compositions usuelles extrudées sur ces mêmes plaques, donc ayant le même L/D, on obtient When the extruded strands of ex25 were drawn up, we succeeded in forming 3-denier fibers having a residual elongation as high as 250% and 1.5-denier fibers still having an elongation of 100% , which is completely unexpected, taking into account the fact that this result is obtained with orifices in the extrusion die having an L / D ratio of 2, because with usual compositions extruded on these same plates, therefore having the same L / D, we get

de nombreuses ruptures de fil à cet étirage. many wire breaks at this stretch.

Bien que l'on ne soit pas lié par la théorie avancée, on peut cependant supposer que l'introduction Although we are not bound by advanced theory, we can however assume that the introduction

d'un composé tel l'isocyanurate de tris( 3,5-di-t-butyl-4- a compound such as tris isocyanurate (3,5-di-t-butyl-4-

-4 hydroxybenzyl) a une influence sur la dispersion du poids moléculaire du polypropylene De plus, ce composé permet de contrôler la dite dispersion au moyen de la température à laquelle on amène la matière qui doit être traitée dans la filière. On a d'ailleurs constat é-que l'on pouvait réaliser le procédé de l'invention lorsque l'on extrude la matière dansla filière à une température comprise entre 220 et 280 C Plus particulièrement, lorsque l'on effectue un étirage des fils extrudés vers le haut, on réalise l'extrusion à une température comprise entre 220 et 250 C, de préférence comprise entre 230 et 250 C, tandis que lorsqu'on effectue un étirage vers le bas, 15 on réalise l'extrusion à une température comprise entre 220 et 280 C, de préférence comprise entre 230 et 2600 C. Les basses températures sont généralement utilisées pour -4 hydroxybenzyl) has an influence on the dispersion of the molecular weight of polypropylene In addition, this compound makes it possible to control said dispersion by means of the temperature at which the material which is to be treated is brought into the die. It has also been observed that the process of the invention can be carried out when the material is extruded in the die at a temperature of between 220 and 280 ° C. More particularly, when the wires are drawn. extruded upwards, the extrusion is carried out at a temperature between 220 and 250 ° C., preferably between 230 and 250 ° C., while when drawing downwards, the extrusion is carried out at a temperature between 220 and 280 C, preferably between 230 and 2600 C. Low temperatures are generally used to

fabriquer des fibres de denier élevé. make high denier fibers.

Les exemples suivants sont donnés afin de mieux 20 illustrer le procédé de la présente invention, mais sans The following examples are given to further illustrate the process of the present invention, but without

pour autant en limiter la portée.however limit its scope.

Exemple 1Example 1

On a introduit 0,15 partie en poids d'isocyanurate de tris( 3,5-di-tbutyl-4-hydroxybenzyl) dans 100 parties d'un homopolymère de propylène ayant un indice d'écoulement de 25 g/10 min mesuré à 230 C sous une 0.15 parts by weight of tris isocyanurate (3,5-di-tbutyl-4-hydroxybenzyl) was introduced into 100 parts of a propylene homopolymer having a flow index of 25 g / 10 min measured at 230 C under a

pression de 2,16 kg selon la méthode ASTM D-1238. 2.16 kg pressure according to ASTM D-1238 method.

On a ensuite introduit ce mélange dans une filière d'extrusion à une température de 230 C Les fibres les 30 plus fines que l'on a obtenues avaient 3 deniers, en étirage vers le haut, à une vitesse de 50 m/minute, et une élongation résiduelle de 100 % Le rapport L/D This mixture was then introduced into an extrusion die at a temperature of 230 ° C. The finest fibers that were obtained had 3 deniers, stretched upwards, at a speed of 50 m / minute, and a residual elongation of 100% The L / D ratio

des orifices de la plaque de la filière était de 2. of the die plate holes was 2.

A titre de comparaison, on a passé un polypropylène contenant 0,05 % d'un péroxyde usuel Avec ce polypropylène il n'a jamais été possible, en étirant vers le haut, d'obtenir des fibres de 3 deniers. For comparison, we passed a polypropylene containing 0.05% of a usual peroxide With this polypropylene it was never possible, by stretching upwards, to obtain fibers of 3 denier.

Exemple 2Example 2

On a introduit 0,05 parties en poids d'isocyanurate de tris( 3,5-di-tbutyl-4-hydroxybenzyl) dans 100 parties 0.05 parts by weight of tris isocyanurate (3,5-di-tbutyl-4-hydroxybenzyl) was introduced into 100 parts

du polypropylène utilisé dans l'exemple 1. polypropylene used in Example 1.

On a ensuite introduit ce mélange dans une filière d'extrusion à une température de 250 C On a ainsi fabriqué par étirage vers le haut, à une vitesse de 50 m/minute, des fibres de 3 deniers ayant une élongation résiduelle This mixture was then introduced into an extrusion die at a temperature of 250 C. In this way, 3-denier fibers having a residual elongation were produced by drawing upwards, at a speed of 50 m / minute.

de 250 %, ainsi que des fibres de 1,5 denier ayant une 15 élongation résiduelle de 100 %. 250%, as well as 1.5 denier fibers having a residual elongation of 100%.

Dans cet exemple, il a été possible de produire des fils plus fins à la sortie de la filière, ce qui a permis d'utiliser des taux d'étirage plus faibles lors du In this example, it was possible to produce thinner yarns at the exit of the die, which made it possible to use lower drawing rates during the

passage dans le four horizontal.passage in the horizontal oven.

Le rapport L/D des orifices de la plaque de la The L / D ratio of the plate orifices of the

filière était de 2.pathway was 2.

On a également observé 1 casse par heure avec la We also observed 1 breakage per hour with the

fiière utilisée qui comportait 180 000 orifices. fiiere used which had 180,000 holes.

Exemple 3Example 3

On a préparé le même mélange que celui décrit We prepared the same mixture as described

dans l'exemple 2.in example 2.

On l'a ensuite extrudé à une température de 260 C It was then extruded at a temperature of 260 C

dans une filière d'extrusion à étirage vers le bas. in a downward-stretching extrusion die.

On a ainsi fabriqué des fibres de 1,5 denier avec 30 une vitesse de défilement d'environ 500 m/min. 1.5 denier fibers were thus produced with a running speed of about 500 m / min.

Le nombre de casses par heure avec la filière utilisée qui comportait 12 000 orifices n'a jamais The number of breakages per hour with the sector used which included 12,000 orifices has never

dépassé 3.exceeded 3.

-6-6

Claims

Claims: 1 Process for the production of polypropylene fibers with improved drawing properties, characterized in that it consists in introducing into polypropylene from 0.01 to 0.5% by weight, based on the weight of polypropylene, of tris (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) isocyanurate and extruding the polypropylene at a temperature between 220 and 280 ° C. 2 Process according to claim 1, characterized in that 0.05 to 0.2% by weight, based on the weight of polypropylene, of tris (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) isocyanurate is introduced into the polypropylene. 3 A method according to any one of claims 1 and 2 characterized in that the extrusion is carried out at a temperature between 220 and 250 C, preferably between 230 and 250 C, when performing a drawing to the high. 4 Method according to any one of claims

1 and 2 characterized in that the extrusion is carried out at a temperature between 220 and 280 C, preferably between 230 and 260 C when performing a

stretching down.

Polypropylene fibers obtained by the process

described in any one of claims 1 to 4.