DE1494751A1

DE1494751A1 - Verfahren zum Vorspinnen von Polypropylenfasern

Info

Publication number: DE1494751A1
Application number: DE19641494751
Authority: DE
Inventors: Takehiko Fujimoto; Tsutomu Kamijo; Toshio Saiuchi
Original assignee: SANOY KASEI KOGYO KABUSHIKI KA; Toyo Rayon Co Ltd
Current assignee: SANOY KASEI KOGYO KABUSHIKI KA; Toray Industries Inc
Priority date: 1963-07-19
Filing date: 1964-07-18
Publication date: 1969-10-30
Also published as: US3377181A

Description

PATENTANWXLTI DR. LOHEItHOS - DR.-ING. LOHERHOS

H94751

*0M PRANKPVRT (MAIN)

ANNAtTtASSI 1» (ERNSMECHEII· (0611) 555OiI TELEGtAMME₁ LOMOSAiATENT LANDESZENTIAIIANK 4/951 DRESDNEt IANK FfM., Nr. SM7« POSTSCHECK-KONTO FFM. 1««

FRANKFURT (MAIN),

III/K1.

17-7.1964

TOYO RAYOH KABUuHIKI KAISHA, Ho. 2, 2-chome, Nihonbashi

Muromachi, Chuo-ku, Tokyo

SANYO KASEI KOGYO KABUSHIKI KAISHA, 11-1 Hitotsubashi,

Nomoto-machi, Higashiyama-ku, Kyoto-shi, Japan. Verfahren zum Verspinnen von Polypropylenfasern.

Die Erfindung betrifft das Verspinnen von Polypropylenfasern und solche Fasern enthaltenden Gemischen. Durch die Erfindung wird das Verschlingen der Polypropylenfasern während der einzelnen Arbeitsgänge des Spinnens insbesondere während des Krempeins vernindert und ein Flor und Krempelband und damit auch Fäden und Gewebe hoher Qualität erzeugt.

Polypropylenfasern neipen dazu, sich während der zum Verspinnen erforderlichen Arbeitsgänge insoesondere während des Krempeins und im Krempelbeschlag bzw. im Flor oder Kardenband in unerwünschter ./eise zu verschLinRen, v/as raic den üi^jnt.ina i-h'.ii Oberfl.ichenoigendohai'ten der i'olyproi'j'leni'usoru im . tu;:i.::Meiih\i.n_t; .oCeht. DLe lieL^ung zum Yersch Lin^m i'ihru /.u einem so^L^-ntü:: Flor und Kai'cier.bi-nd, au« urivn tJic:. kein.; ·λ<.<^:\/.<~γ^Ι<:,μι Ciarne herste Li^i: lHiJ0t?n. im.·,·.(: Ia :> V-r> i'ßc...! in,~en ^nS-J :h'.vio.ri£-:i-'o: no:. *i>--· ^.ni V ο rs f Lima u von ioi.ypi'op.yle!,-

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^{7 Z} ' BAD ORIGINAL

- 2- 149475t

fasern oder Fasergemischen, die höhere Anteile an Polypropylenfasern enthalten, und man war nicht inder Lage, hochwertige Polypropylengarne und Gewebe herzustellen. Zur Behebung dieser Schwierigkeiten hat nan versucht, abgeänderte Karden zu konstruieren oder ,re wisse Arbeitsgänge abzuändern. Wegen der.besonderen Überflächeneigenschaften der Polypropylenfasern führte dies jedoch nicht zu befriedigenden Ergebnissen.

Erfindungsgemäss werden Verschlingungen vermieden und ein guter Flor hergestellt, in dem die überflächeneigerischaften der Polypropylenfasern modifiziert werden. Die erfindungsgemäss behandelten Polypropylenfasern können auf Karden der verschiedenen Systeme verarbeitet werden.

In Ausübung der Erfindung können Polypropyl^nfasern oder Mischungen von Polypropylenfasern mit natürlichen, künstlichen und synthetischen Fasern verwendet v/erden. Die Neigung zum Verschlingen zeigt sich insbesondere, wenn der Anteil an Polypropylenfasern über 2o .j liegt.

Die OberflächenDehandlunc von Polypropylen^nern wird zv/eckmässig an den gereinigten Fäden oder den geschnittenen Stapelfasern durchgeführt und De stallt erfinJurigsgemusn darin, dass Organophosphafce an der L'aserober ia.;i.i <i: Haftung gebracht werden. Die Polypropylen!^.-:r-r. wer i<:ⁱr: in eine, solche Verbindungen enthaltende i.U: nt -3Lr.?.-;-tauiht, und dann getrocknet. Sie können au cn beb]:· ah¹ und dann getrocknet werden. Als Fäden köniien ^.i^ icont-in- .·■-:■■-

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lieh, durch die Lehandlunsslösung gefiihrb und getrocknet werden. Als geschnittene Stapelfasern können sie in Stapeln auch eing .-taucht werden. Sie können dann durch Zentrifugieren oder nach anderen l.xethoden getrocknet werden.

Das Behandlungsmittel gemäss der Erfindung enthält als ".vesenblichen Bestandteil organische lliosphate. Zusätzlich können noch weitere Behandlungsmittel wie oberflächenaktive täubstanzen, Gleitmittel, üpinnüle u.dgl. zugeuii η oh t we r d en.

i)io erfiiidunrsgemdssen Zusätze, sind Alkyl- oder Alkyl arylphosphate der νΛ !{rem^inen Formel

R₁ . R₂ . Ii₃ . IO₄ nierin ist zumindest einar der mit "\ , ii_n und H- hez-eicuiioten Λϊεΐο eine Alkyl- oder Alk^larylgruppe mit B eis 18 -C-AtOBK.Ji. Die ron Clicheη sind dann liascerstoff,Alkali oder Dasi sehe -iruppan. Beispiele für eri'inüunGsyemäss zu verwendende Verbindungen sind

^aie iMaurium-, Kalium- oder sonstigen Salze der folgen- Jj

den Phosphate:

iuonooctylphosphat
Dioctylphosphat
lvionode cy Ipho spha t
Dide cyIpho sphat
Monolaurylphοsphat
Dilaury!phosphat
lionomy ri s ty lph ο :-:phat
Dimyristylphocpjiat
LiOnocetylphonohau

ίο-3 hat ^^{0 0RiGINAL}

098 A4/172 7 *

Monostearylphosphat
DiBtearylphosphat

Monooctylphenylphosphat
Dioctylphenylphosphat

Derartige Organophosphate sind in einer ausreichenden Menge anzuwenden, damit die Oberfläche der Polypropylenfasern in wesentlichem Masse denaturiert wird. Befriedigende Ergebnisse erhält man im allgemeinen mit etwa o,1 Gew.-% der zu behandelnden Polypropylenfasern. Die Denaturierungswirkung wird vermindert, wenn weniger als o,o1 % verwendet wird. Bei o,oo5 % ist kaum noch eine Wirkung festzustellen. Die "Verwendung von grossen Mengen an Organophosphaten führt zu keinen Schwierigkeiten wenn die Behandlungslösung auf einen pH-Wert von etwa 6 bis 8 gehalten wird, ist aber kostspieliger.

Der Organophosphatbehandlungslösung können andere Behandlungsmittel wie oberflächenaktive Substanzen, Gleitmittel usw. zugefügt werden. Solche Zusätze sind beispielsweise anionalctive Mittel wie: Alkylsulfate, Alkylsulfonate , Alkylarylsulfonate, Alkylsuccinate, Alkylamidalkylcarboxylate und Alkylamidalkylsulfonate. Hichtionische und amphotere oberflächenaktive Mittel wie: Polyoxyäthylenalkyläther, Polyoxyäthylenalkylester, Polyoxyäthylenalkylaryläther, Polyoxyäthylenalkylamine und Fettsäurediäthanolamidef

Gleitmittel wie: Mineralöle, vegetabilische Öele, Fettsäuremonoglyceride, Glyceride der niederen und höheren Fettsäuren.

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Für das Beimischungsverhältnis dieser weiteren Zusätze • bestehen keine besonderen Begrenzungen,, sofern die Wirlcung der Organophosphate nicht beeinträchtigt wird. Wenn die Zusatzmenge mehr als das Zehnfache der Organophosphate beträgt, verlieren letztere an Wirkung. Es ist von Vorteil, die Zusatzmenge etwa innerhalb des Zweifachen des Organophοsphatzusätzes zu halten. Wenn sich gemischte Mizellen bzw. Agregationen bilden, sollen diese ohne Schwierigkeiten an den Polypropylenfasern anhaften.

Die Behandlungsmittel gemäss der Erfindung können aus A

gelöstem Zustand zur Haftung an den Polypropylenfasern gebracht werden. Bei niedriger Konzentration ist eine grössere Menge an Behandlungslösung zu verwenden. Bei hoher Konzentration¹ ist es schwierig, eine gleichmässige Haftung bzw. Verteilung zu erzielen. Gute Ergebnisse erreicht man mit Lösungen einer Konzentration von o,1 bis 5 % vorzugsweise von etwa 1 %*

Mit Vorteil hält man die Behandlungsiösung auf einem pH-Wert zwischen 6 und 9·

Die Wirkung der organischen Phosphate auf die Polypropylenfasern 1st völlig anders geartet als bei den allgemein üblichen Gleitmitteln für die Spinnerei. Dies zeigen folgende Versuche:

Als Prüfjuafeerial wurden zwei -^roben von Polypropylenstapelfasern verwendet. Stapel A war isotaktisches Polypropylen mit der grundmolaren Viskositätszahl 1»47 (ge-

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messen in Tetralin bei 135°C)i das bei 26o°C geschmolzen und nach üblichen Methoden- versponnen war. Es war 4-, 73-fach verstreckt und bei 98⁰C mit Dampf behandelt. Wach dem Kräuseln (12 Kräuselungen auf 25 ^m) wurde' die Faser geschnitten. Die Feinheit war 1,5 Denier und' die ÖtapeTlänge 38 mm. . ·

Stapel B entsprach Stapel A mit dem Unterschied, dass während 3o Minuten bei 13o°C mit Dampf behandelt wurde·

Die Behandlung wurde fol^endermassen vorgenommen:

Jeweils 25 S der unten bezeichneten Behandlungsmittel wurden nach und nach mit 5 Liter '.i'asser von etwa -'(-O⁰C vermischt. Dann wurde emulgiert und dispergiert. 1oo g der obapelfaserproben wurden für Io Linuueri eingetaucht'' und anschließend zwischen Rollen auf ein Gewicht von" 15o g abgequetscht. Dann wurden die -^robon" b'i's auf einen maximalen Wassergehalt von o,L·; >o getrocknet;, v.-xc;-stehend sind die verv/endeten Behandlungsmittel und deren zur Haftung gebrachte ^enge aufgeführt. .

1) .uätriumlaurylphosphat (Gemisch von i«iono- und Dilaurylphosphat. Es wurde Laurylalkohol von industriellem _:einheitsgrad verwendet.) . .

anhaftende Lienge:

Stapel A Stapsl B

2) llatriumlaurylsulfat

antiaf tende klenge ί

Stapel A btapelB

o,25 /<> o,27 %

o,27 %

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.$) Handelsübliches Spinnöl 1 Haupbbestandteil: sulfonierter Spermalkohol anhafffeende Menge;

Stapel A o,26 % ^

Stapel B o,25 %

4) Handelsübliches Spinnöl 2

Hauptbestandteil: Fettsäureester mehrwertiger Alkohole anhaftende Menge:

Stapel A o,25 %

Stapel B o,22 %

5) Handelsübliches Spinnöl 3

Mischung von kineralöl und vegetabilischem OeI und lietzmitteln

anhaftende

Stapel A o,26 °/o

Stapel B o,25 %

6) Handelsübliches Spinnöl 4- .

üatriumsulfonierter Spermalkohol Glycerolmonostearat Watriumsalz des Dxlaurylsulfosuccinats anhaftende

Stapel A ο,26 %

Stapel B o,25 %

7) Handelsübliches Spinnöl 5 Pentaerythritoylmonostearat watriumsulf onierter Alkohol ■ 9098U/1727

anhaftende Menge:

Stapel Δ ο,25 #

Stapel B ο,22 %

8) Handelsübliches Spinnöl 6

Mineralöl Methyloleat

Pentaäthylenglykol (5 mol) Oleyläther anhaftende Menge: ■ . . ■

Stapel A ο,26 %

Stapel B o,25 %

9) Mischung von 1) und 3) als wirksame Bestandteile Mischungsverhältnis 1:1 anhaftende Menge:

Stapel A o,25 %

Stapel B o,2? %

Zum Kardentest wurden 5o g Jeder •'■"robe auf der Handkarre

··*■ aufgelöst und die Durchgangskapazität unter Verwendung einer kleinen Deckelkandie bestimmt. Die Durchgangskapazität ist gekennzeichnet durch den -Prozentsatz an Kardenband, im Verhältnis zur Menge der eingespeisten Stapelfasern. Verschlungenes Material und Krempel#flug wurden als Verlust betrachtet.

.Die ^riifbedingungen waren 2o°C und eine relative Feuchtigkeit von 63 bis 65 %· -Es wurde mit i(rei Kardeneinstellungen gearbeitet/ (Verhältnis von Deckel zu Tambouxkardensetzer)

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nämlich:

2o" 1 ooo,

3o" 1ooo

Die Ergebnisse zeigt Tabelle 1.

	Tabelle 1	2o»	3o"	96,9	Durchgang Stapel B (%)	2o"	3o"	96,5	96,9
		1ooo	1ooo		looo	1ooo	1ooo
N. Kardeneinstel- \lung		96,5	97,o		95,8	96,2	96,5
Behänd- >v lungs- N. mittel χ	Durchgang Stapel A (5	59,6	72, ο	1o,5	15,7	22,5
1	1ο"	82,1	89,o	56,2	6o,8	63,5
2	1ooo	85,0	88,ο	43,0	6o,o	65,8
3	96,3	77,2	8o,5	35, ο	37,2	37,ο
4	4o,5	84,1	88,5	59,5	68,2	68,9
5	6o,5	42,3	5o,2	8,5	1o,5	16,5
6	72,1		Florbildung wegen		statischer Aufladung
7	73,5		96,9		95,9
8	95,6
9	31,5
keine
96,7

Der Reibungskoeffizient der Fasern wurdöv/Von H* L, Roder in Journal of the Textile Institute 44, 247 - 265 (1953) beschriebenen Methode bestimmt. Die Ergebnisse zeigt Tabelle 2.

- 1o -

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	- 1o -	A	Liafce	MO I
	Tabelle 2		litaui scher koeff.
		iieibungs- koeff.
Art der Fasern	Material		0,521	rial B
	r Stati scher Heibungs- koeff.	o,252	o,452
		o,338	o^o2	**.{J o^Tff. ti*** — 1
	o,28o	o,315	0,396	koeff. ■
Behandlungsmittel	0,375	0,313	o,5o5
1	o,347	o,355	o,391	0,276
2	o,324	O.362	0,421	o,4o1
3	0,491	.o,318	o,545	o,358
4	o,315	o,347	o,33o	o,365
VJl	o, 331	0,269	0,426
6	o,536		o,352
7	o,29o		o,339
8		0,433
9		o,281

Aus Tabelle 1 ist zu ersehen, dass Stapel A und B nach Behandlung mit den erfindungsgemässen Mitteln 1 und 9 trotz kleinem Einstellungsverhältnis der Karde befriedigende Durchgangsleistung aufweisen. Bei Behandlung mit den i-Itceln 2| 3» 4, 5, 6, 7» 8, zeigten sich erhebliche Verschiinguru/en und ein schlechtes Durchgangsverhaltnis$ besonders bei Stapel B waren die Ergebnisse bei enger Kardeneinstellung unbrauchbar.

Tabelle 2 zeigt» dass die erfindungsgemässen Behandlungsmittel 1 und 9 zu einer Faserreibung führen

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als die iiittel 2, 2» 4-, 5» 6» 7» 81 und eine ausge^eicnnete Glätte bewirken.

Die Gründe für die Verschlingung der Polypropylenfasern im Kardenbeschlag bzw. während des Krempeins sind nicht · .

geklärt» Man kann annehmen, dass die Ursache in den durch die innere Struktur der Polypropylenfasern bedingten mechanische:! Eigenschaften und in den durch nicht kristallines Polypropylen an der Oberfläche bedingten Adhüsionsei^vnschaften zu suchen ist. Ein weiterer Grund •..äre der hohe Reibungswiderstand, der beträchtlich höher £ als bei anderen synthetischen Fasern ist.

Organische Phosphate gemäss der Erfindung binden sich fest an die Oberfläche der Polypröpylenfasern und modifizie-ren deren Eigenschaften. Der Reibungswiderstand wird durch die orientierte Bindung dieser Organophosphate und durch ihre Eigenart vermindert. Adnäsive Verschlingungen aufgrund von nicht kristallinem Polypropylen werden verhindert. Infolge dieser erfindungsgemäss erreichten Ergebnisse kann man in ergiebigem Masse j einen feinen Polypopylenflor und damit hochwertige Garne herstellen.

Beispiel i

"looo kg Polypropylen Stapelfasern von 1,5 Denier und 58 mm Stapellänge, die vorher nach üblichen Methoden verstreckt, mit Dampf behandelt und geschnitten waren, wurden in eine 1%ige wässrige Lösung von Cetylalkoholesterphosphat (etwa 6p % Diester, derfles^ Majjfsl^hlich Monoester) einge-

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taucht. Die Lösung hatte den pH-Wert 7t3· Sann wurde in einem Zentrifugalseparator auf 2o % abgequetscht und in einer Trockenvorrichtung getrocknet. Anschliessend wurde während 24 Stunden bezüglich Feuchtigkeit konditioniert. In der Schlagmaschine wurden Wickel geformt, die in einer in der Baumwollspinnerei gebräuchlichen Deckelkarde zum Kardenband verarbeitet wurden·

Im Vorreisser und auf dem Tambour gab es keine Verschlingungen. Es entstand ein gleichförmiger hochwertiger Flor und ein ebensolches Kardenband, das fast keine iMoppen 'enthielt. Es entstand kaum Krempelflug und die Durchgangsrate betrug 98,2 %.

Beispiel 2

Das Behandlungsmittel hatte folgende Zusammensetzung:

Katriumoctylphosphat 6o %

Laurylalkoholäthylenoxyd (3o mol-Addukt) 1o %

Pentaerythritolmonostearat 1o % iiatriumlauryl sulfat 15 %

Spindelöl ' 5 %

1oo %

Bei dem Matriumoctylph.osph.at waren 5o % Diester und der Rest hauptsächlich Monoester. Die 1%ige Lösung hat den pH-Wert 6,8. Das Spindeiöl hatte eine Vikosität von 55 Redwood sec. bei 3o°0 und einen Flammpunkt von 155*0·

Das oben beschriebene Behandlungsmittel wurde zu einer

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2o#igen Emulsion verarbeitet. Es wurden nach üblichen Methoden gesponnen©, verstreckte, dampfbehandelte und geschnittene ' Polypropylenfasern von 2 Denier und 59 mm Stapellänge mit dieser Emulsion besprüht (o,45 % OWF). Mach zweitägiger Konditionierung wurde mif einer Walgenkarde (System Worsted) ein Flor hergestellt.

Es gab keine Versehlingungen in der Karde· Man erhielt einen hochwertigen Flor und einen Kammzug von gleichmassiger feiner Qualität. Eine Mischung von 4o >» dieses Kammzuges und 6o % Wollkammzug würde nach dem französischen System verspönnen. W

Beim Kämmen entstand keine statische Elektrizität und Kämmlinge wurden kaum beobachtet. Es waren nur sehr wenige Noppen festzustellen» Das Strecken bzw. Verziehen konnte befriedigend dur@h§©führt werden»

Bei den Arbeitifänftn gur Herstellung des Vorgarnes erhielt man auf der Strecke bzw* beim Verziehen in der Reduziermasehine ein gleichmäs8i|ps Vorgarnband und ein befriedigendea Verziehen, in £er fFeinspinnmaschine. j

Auch bei der Eeüfuijg auf der Einggpinnmaschine wurden so gut wie keia© Fehler festgestellt. Es entstanden keine Fadenrisse, Inoten und Abfaserungen» Man erhielt Garne feiner Qualität·

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Claims

1) Verfahren zum Verspinnen von JbO^ypropylonfasern und Polypropylenfasern enthaltenden iaserge...ischen, oei den uiierwünschte Verschlingungen wahrend der cipinnvorgange insbesondere in der Karde vermieden werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einer nach rleinigung der Fasern und voi· Durchgang durch die Schlagmaschine erfolgenden behandlung Ürganophosphate an der Oberfläche der irOlypropylenl'asern zur Haftung gebracht werden.

2) Verfahren naca Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung von Org^rmophosphaten der allgemeinen x'Ormel

in der zumindest einer der mit Λ,, \L·. und R₇ bezeichneten Reste eine Alkyl- oder Alkylarylgruppe nit t bis 18 C-Atomen und die übrigen ein H —**·-Atom, ein Alkali-Atom oder eine basische Gruppe bedeuten.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Organophosphate in Form einer Behändlun;_,3lösung mit einem zwischen 6 und 9 liegenden pH-V/ert zur Anwendung kommen.

4) Verfahren nach Anspruch 3t-dadurch gekennzei ;hr^t,, dass die Behandlungslösung eine Konzentration von o,1 bis 5 % vorzugsv/eise etwa 1 ^c/o aufweist·

5) Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurcn gekennzeichnet;, dass die Behan lungslösung noch weitere Behandlungsmittel wie oberflächenaktive Substanzen,vmA Gleitmittel, Spinnöle u.dgl. enthält.

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