DE1216480B

DE1216480B - Verfahren zum Herstellen von Fasern aus Poly-alpha-olefinen

Info

Publication number: DE1216480B
Application number: DEM51415A
Authority: DE
Inventors: Piero Giustiniani; Giulio Natta; Mario Farina; Giorgio Mazzanti; Giovanni Crespi
Original assignee: Montedison SpA
Current assignee: Montedison SpA
Priority date: 1961-01-11
Filing date: 1962-01-10
Publication date: 1966-05-12
Also published as: GB929769A; BE612488A; ES273875A1; US3151185A; CH410393A; NL273284A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

DOIf

Deutsche Kl.: 29 b-3/65

Nummer: 1216 480

Aktenzeichen: M51415IVc/29b

Anmeldetag: 10. Januar 1962

Auslegetag: 12. Mai 1966

Viele kristalline Polymere der Vinylkohlenwasserstoffe (wie z. B. isotaktisches Polypropylen) haben, obwohl für diese wegen ihrer mechanischen Eigenschaften und wegen ihrer Leichtigkeit ein beträchtliches Interesse besteht, den Nachteil einer geringen Affinität zu Farbstoffen, was auf die besondere chemische Konstitution der Paraffinkohlenwasserstoffe zurückzuführen ist.

Um diese Affinität für Farbstoffe zu verbessern, ist es unter anderem bereits bekannt, diesen geeignete Substanzen zuzuführen, die in den geschmolzenen Poly-Ä-olefinen vor dem Verspinnen löslich sind. Ein Zusatz von basischen Substanzen macht z. B. eine Anfärbung mit sauren Farbstoffen leichter, und ein Zusatz von sauren Substanzen begünstigt das Färben mit basischen Farbstoffen.

Die erwähnten Verfahren geben jedoch keine völlig zufriedenstellenden Ergebnisse, weil die zugesetzten Substanzen, die in den sich verfestigenden und kristallisierenden Polyolefinen nicht gelöst bleiben, sich nicht gleichförmig abtrennen und daher die mechanische Widerstandsfähigkeit der Fasern verringert wird.

Darüber hinaus bilden diese erwähnten, in festem Poly-a-olefin löslichen Substanzen eine andere Phase, als die von aus der die mechanisch resistente Faser besteht. Daher werden diese Substanzen leicht durch nasses Waschen mit oberflächenaktiven Mitteln und durch trockenes Waschen mit organischen Lösungsmitteln entfernt.

Es ist auch bekannt, die Affinität der Polyolefinfasern für Farbstoffe durch Aufpfropfen von polymeren Ketten auf die Polyolefinketten oder durch eine Peroxydvorbehandlung der Faser oder durch Be-. Strahlungen mit hoher Energie, zwecks Bildung von freien Radikalen, zu erhöhen. Diese Verfahren führen zu bemerkenswerten Modifizierungen der Oberflächeneigenschaften der Fasern, wenn sie auf vorgefertigte Garne angewendet werden, und erleichtern die Färbung.

Wenn diese jedoch auf Fasern aus sehr hoch kristallisierten Polymeren angewendet werden, findet das Aufpfropfen auf den vorgeformten Fasern vorherrschend an der Oberfläche statt, und die nachfolgende Färbung ist auf die Oberflächenzone beschränkt und dringt nicht ins Innere der Fasern.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zum Herstellen von Fasern durch Schmelzspinnen eines Gemisches aus mindestens zwei in einander in geschmolzenem Zustand löslichen Polymeren, wobei ein Bestandteil ein kristallisierbares, lineares Poly-«-olefin ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch, das mindestens Verfahren zum Herstellen von Fasern
aus Poly-a-olefinen

Anmelder:

MONTECATINI Societä Generale

per rindustria Mineraria e Chimica, Mailand

(Italien)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald
und Dr.-Ing. Th. Meyer, Patentanwälte,
Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:

Piero Giustiniani,

Giulio Natta,

Mario Farina,

Giorgio Mazzanti,

Giovanni Crespi, Mailand (Italien)

Beanspruchte Priorität:

Italien vom 11. Januar 1961 (460)

noch ein hochmolekulares Polymeres regelmäßiger Struktur aus einem Alkylester der allgemeinen Formel

R-CH = CH-CH = CH-COOr₁ (1)

wobei R = Wasserstoffatom, Alkyl- oder Arylrest und R₁ = Alkylrest bedeutet, in einer Menge von 5 bis 90 Gewichtsprozent enthält, schmelzverspinnt.

Diese letzteren Polymere haben eine hohe Schmelztemperatur und sehr hohe Molgewichte. Außerdem enthalten ihre Makromoleküle in jeder Monomereinheit eine veresterte Carboxylgruppe und eine Doppelbindung mit 1,4-trans-Verkettung, was bewirkt, daß diese Polymere mit den verschiedensten Arten von Reaktionsmitteln reagieren können.

Das Polymere ist trotz der Anwesenheit dieser großen Menge von reaktiven Gruppen bei hohen Temperaturen auch während ziemlich langer Zeiträume genügend stabil.

Diese Tatsache ist für die Herstellung der Fasern sehr wichtig, da das Schmelzspinnen bekanntlich im allgemeinen ein Verbleiben im Verarbeitungsapparat

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während einer Zeit von 10 bis 30 Minuten oder sogar länger, bei Temperaturen von ,wenigstens um 20° C über der zum völligen Schmelzen des Polymers nötigen Temperatur, erfordert.

Während andere kristalline Polymere, die Doppelbindungen enthalten, wie z.'B; das 1,4-trans-Polybutadien, Vernetzungsreaktionen geben, wenn sie auf Temperaturen über 200° C erhitzt werden, können die Polymere die aus den Estern,- die von der allgemeinen Formel umfaßt werderrund dje gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem w-Olefinpolymer gemischt werden, leicht eine Erhitzung auf 230 bis 250° C während langer Zeiträume (30 Minuten und länger) vertragen, ohne daß eine merkliche Vernetzung oder Zersetzungsreaktion eintritt. .

Auf diese Weise ist es möglich, die kristallinen Polymeren, die aus den Alkylestern erhalten werden, mit den kristallinen Polymeren von «-Olefinen zu mischen, die Mischung z. B. bei Temperaturen zwischen 200 und 25O⁰C zu schmelzen und die geschmolzene Masse durch Extrusion zu verspinnen. Die erhaltenen Fasern haben gute mechanische und chemische Eigenschaften und insbesondere gute Färbeeigenschaften.

Die zwei Arten von Polymeren, die die Mischung bilden, sind miteinander in allen Verhältnissen verträglich. Die so erhaltenen Fasern haben Eigenschaften, die zwischen den Eigenschaften von Fasern liegen, die durch Verspinnen der einzelnen Polymeren für sich allein erhalten werden.

Durch Einstellen des Verhältnisses der beiden Polymere in der Mischung ist es möglich, die Merkmale und Vorteile der beiden Ausgangspolymere miteinander zu verbinden, so daß die erhaltenen Fasern die für ihre schließliche Verwendung günstigsten Eigenschaften erhalten.

Wenn z. B. kristallines Polypropylen und PoIymethylsorbat als Ausgangspolymere verwendet werden, bewirkt eine Vergrößerung des Prozentsatzes an PoIymethylsorbat in der Mischung eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Fasern bei hohen Temperaturen und eine bessere Aufnahmefähigkeit für Farbstoffe, insbesondere Dispersionsfarbstoffe.

Andererseits wird durch Erhöhung des Prozentsatzes von Polypropylen in der Mischung ein Faserprodukt erhalten, welches einen niedrigeren elastischen Initiahnodul und eine geringere Löslichkeit in chlorierten Lösungsmitteln, wie z. B. Chloroform bei Raumtemperatur besitzt, obwohl es immer eine gewisse Reaktionsfähigkeit für Farbstoffe beibehält.

Das Färben, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, der von diesen Mischungen erhaltenen Fasern kann, bedingt durch den Vorteil der Reaktionsfähigkeit des kristallinen Polymeren, aus Alkylsorbat mit' verschiedenen Arten von Farbstoffen erfolgen.

Die a-Olefinpolymeren, die gemäß der Erfindung verwendet werden, können wie üblich z. B. durch Polymerisation des «-Olefins in Gegenwart von Katalysatoren auf der Basis eines Metallhalogenide der IV., V. oder VI. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente und einer organischen Metallverbindung eines Metalls der L, IL, III. Gruppe des Periodischen Systems erhalten werden.

Das zweite Polymere kann erhalten werden durch Polymerisation eines Monomeren entsprechend der allgemeinen Formel in Gegenwart eines katalytischen Systems vom anionischen Typus, wie z. B. einem. Katalysator auf Basis einer organischen Verbindung oder eines Hydrids eines Metalls der I. oder IL. Gruppe des Periodischen Systems. Auch das Herstellen dieser Polymeren ist nicht Gegenstand der Erfindung.

Beispiel 1

50 Gewichtsteile Polypropylen mit einem isotaktischen Polymergehalt (nicht extrahierbar mit kochendem n-Heptan) von 94% und einer Grenzviskosität (gemessen in Tetrahydronaphthalin bei 135°C) von 1,9 werden innig mit 50 Gewichtsteilen kristallinem Polymethylsorbat, welches eine Grenzviskosität von 0,46 (gemessen in Tetrahydronaphthalin bei 135° C) besitzt, gemischt.

Die Mischung wird in einen Laboratoriumsextruder eingefüllt und durch eine Spinndüse ausgepreßt, die acht Löcher auf einen Durchmesser von .0,8 mm aufweist, wobei ein Druck von 5 bis 10 kg/cm² und eine Temperatur von.230 bis 235°C angewendet wird. Die so erhaltenen Fasern besitzen eine gute Größenregelmäßigkeit.

Die Fasern werden nach und nach in heißer Luft bei 110 bis 115° C mit einem Verstreckungsverhältnis von 1: 3 bis 1: 5 gestreckt.

Nach dem Verstrecken haben die erhaltenen Fasern die folgenden Eigenschaften:

Denier 5 bis 10 den/Filament

Zugfestigkeit 3 bis 4 g/den

Dehnung ...... 20 bis 25°/₀

Beispiel 2

90 Gewichtsteile Polypropylen mit einem Gehalt an isotaktischem Polymeren von 91% und einer Grenzviskosität von 1,48 (gemessen in Tetrahydro-, naphthalin bei 135°C), werden innig mit 10 Gewichts-. teilen kristallinem Polymethylsorbat mit einer Grenzviskosität von 0,46 (gemessen in Tetrahydronaphthalin bei 135° C) gemischt.

Diese Mischung wird durch eine Spinndüse, die acht Löcher auf 0,8 mm Durchmesser besitzt, unter einem Druck von 5 bis 10 kg/cm² und bei einer Tem-; peratur von 210 bis 220° C versponnen.

Die erhaltenen Fasern haben eine gute Count-Regelmäßigkeit und besitzen nach dem Verstrecken im Verhältnis 1:5 mechanische Eigenschaften, die nahezu jenen der Polypropylenfasern gleichen.

Nachweis des technischen Fortschritts

a) Ein Strang eines gemäß Beispiel 1 erhaltenen Garns wurde in ein wäßriges Färbebad (11) eingebracht, das enthielt:

Celanthren Brillantblau (C. I. 61 505) 0,5 g

Oberflächenaktives Mittel 0,5 g

Verhältnis Garn zu Färbebad 1: 50

Unter diesen Bedingungen wurde der Garnstrang ungefähr 40 Minuten bei einer Temperatur von 80 bis. 90° C belassen, und am Ende wurde ein Garn erhalten, welches intensiv und homogen blau gefäbt war.

In ähnlicher Weise wurden intensiv gefärbte gelbe und rote Garne durch Färben erhalten, wobei die-, selben Bedingungen, wie oben beschrieben, angewendet wurden, bzw. die Farbstoffe:

Acetamingelb N (C. I. 48 000)
Acetaminscharlach B (C. 1.11110) . '

Claims

5 6

b) Ein Strang eines gemäß Beispiel 2 erhaltenen Patentanspruch·
Garnes wurde in ein wäßriges Färbebad von 11 ein-

gebracht, das 0,5 g Farbstoff und 0,5 g eines ober- Verfahren zum Herstellen von Fasern durch

flächenaktiven Mittels enthielt. Schmelzspinnen eines Gemisches aus mindestens

Fasern/Färbebad 1:100 ^{5 zwe}i iⁿ einander in geschmolzenem Zustand lös-

Farbbadtemperatur 90°C liehen Polymeren, wobei ein Bestandteil ein kri-

Dauer der Färbung 35 bis 40 Minuten stallisierbares, lineares Pory-<%-olefin ist, d a-

Verwendete Farbstoffe: durch gekennzeichnet,^ man ein

_. , , ^ .„ ,, ._ _x „ _„_ Gemisch, das mindestens noch ein hochmoleku-

Celanthren BnUantblau (C I 61 505) _{10 lareg Pol s regelmäßiger} struktur aus einem

Acetammgelb N (C I 48 000) Alkylester der allgemeinen Formel
Acetammscharlach B (C. I. 11110)

Celanthren Rotviolett R (C. I. 61100) R — CH = CH — CH = CH — COOR₁

Nach der Färbung waren die Garne den verwendeten Farbstoffen entsprechend blau, gelb, rot oder 15 — wobei R = Wasserstoffatom, Alkyl- oder Arylviolett gefärbt. rest und R₁ = Alkylrest bedeutet — in einer

Die Nuancen waren nicht so zufriedenstellend wie Menge von 5 bis 90 Gewichtsprozent enthält,

bei a). schmelzverspinnt.

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