DE1469162A1 - Polypropylenfasern und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Polypropylenfasern und Verfahren zu ihrer Herstellung

Priorität: Japan vom 2Oo April 1961 und

51. Oktober 1961

Die Erfindung "betrifft Polypropylenfasern oder -fäden und Verfahren zu ihrer Herstellung sowie Verfahren zur Behandlung solcher Polypropyienfasern oder -fäden.

Bekanntlich haben Polypropylenfäden unter den Kunstfasern die geringste Affinität oder !Reaktivität zu Farbstoffen oder anderen Behandlungsmitteln· Man hat zahlreiche Versuche gemacht, um ihre Reaktivität oder Affinität zu zahlreichen Behandlungsmitteln, besonders Farbstoffen, zu verbessern, jedoch konnte bisher keine wirklich beiriedigende Methode entwickelt werden_e

ist deshalb Ziel der Erfindung, Fäden oder Fasern aus Polypropylen sowie Verfahren zu deren Herstellung zu

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entwickeln, die eine ausgezeichnete Anfärbbarkeit und Absorptionsfähigkeit für Wasser und für Behandlungsmittel haben.

Bin anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung von Verfahren für die Behandlung solcher Polypropylenfasern mit Farbstoffen und anderen Behandlungsmitteln.

Ferner ist Ziel der Erfindung, Verfahren zu entwickeln, mit denen verhindert werden kann, dass die Farbstoffe oder sonstigen Behandlungsmittel von den mit ihnen behandelten Fasern wieder abgegeben werden»

Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren·

Fig. 1a ist eine optische Mikrophotographie eines erfindungsgemäss gewonnenen Fadens, von der Seite gesehen und■ in Dunkelfeldbeleuchtung aufgenommen.

Fig. 1b ist eine optische Mikrophotographie ähnlich Fig. 1a, zeigt jedoch einen herkömmlichen, nicht strukturierten Faden.

Fig. 2a ist eine optische Mikrophotographie eines erfindungsgemäss hergestellten Fadens mit einer TiOp-Füllung, von der Seite gesehen und in Dunkelfeldbeleuchtung aufgenommen.

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Fig. 2b ist eine optische Mikrophotographie ähnlich Fig. 2a, zeigt jedoch einen herkömmlichen, nicht strukturierten Faden.

Fig. 3a ist eine optische Mikrophotographie eines von Hand hergestellten Querschnittes (etwa 0,5 mm Dicke) von Fasern gemäss der Erfindung, bei gewöhnlicher Beleuchtung unter einem optischen Mikroskop aufgenommen.

Fig. 3b ist eine optische Mikrophotographie ahnlich Fig. 3a, zeigt jedoch den Querschnitt von herkömmlichen, nicht strukturierten Fäden.

Nach der Erfindung werden strukturierte isotaktische Polypropylenfäden mit zahllosen submikroskopischen, ultrafeinen Räumen hergestellt, die sowohl in Querschnitt als auch in Längsrichtung über den ganzen Faden verteilt sind.

Die in den erfindungsgemässen Fäden oder Fasern enthaltenen Hohlräume sind so klein, dass es schwierig oder praktisch unmöglich ist, jeden dieser Hohlräume mittels eines d,er heute zur Verfügung stehenden optischen Mikroskope zu erkennen. Die Hohlräume können nur durch Untersuchung mit einem Elektronenmikroskop ausgemacht werden· Es ist jedoch sehr schwierig, einen ultradünnen Schnitt (weniger als 0,01 ^i) eines Polypropylenfadens herzustellen,

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und deshalb kann selbst mit einem Elektronenmikroskop nur das Vorhandensein der Hohlräume in einer Probe der erfindungsgemässen strukturierten Fäden festgestellt werden, und es ist schwierig, genau die Grosse der Hohlräume oder ihren Verteilungszustand zu messen. Man hat jedoch durch elektronenmikroskopische Untersuchung festgestellt, dass die Grosse der meisten Hohlräume unter 0,1 ja liegt.

Die Grosse, Zahl, Verteilung usw. dieser in den erfindungsgemässen Fäden vorhandenen ultrafeinen Hohlräume kann jedoch auf folgende Weise bestimmt werden:

Jeder der Hohlräume lässt sich nicht mit Hilfe eines optischen Miksorkopes unter gewöhnlicher Beleuchtung (Hellfeldbeleuchtung) beobachten. Da die Auflösungskraft des optischen Mikroskopes unter Hellfeldbeleuchtung ungefähr 0,3 bis 0,5 μ ist, müssen die Hohlräume im wesentlichen kleiner als 0,5 μ sein, ausgenommen natürlich solche, die zufällig entstehen und die auch in herkömmlichen Polypropylenfasern sichtbar sind.

Wenn die erfindungsgemäss gewonnenen Fäden von der Seite her im optischen Mikroskop unter Dunkelfeldbeleuchtung betrachtet werden, scheint der ganze Faden zu glimmen, aber es ist schwierig, jeden einzelnen Hohlraum deutlich zu unterscheiden oder auszumachen (Fig« 1a und Pig, 2a). Man kann einen Vergleich mit einem Sternhebel ziehen, der ale

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Ganzes leuchtet, in dem jedoch kein Einzelstern erkannt werden kann« Da die AuflÖ'sungskraft des optischen Mikroskopes unter Dunkelfeldbeleuchtung weniger als 0,1 u ist, lässt sich sagen, dass die meisten der in den erfindungsgemäss hergestellten Fäden vorhandenen Hohlräume eine Grosse von 0,1 μ haben müssen« jüs sei hier bemerkt, dass ein herkömmlicher, nicht strukturierter Polypropylenfaden keine solche Hohlräume aufweist, denn er zeigt bei gleicher mikroskopischer Beobachtung kein Glimmen, sondern sieht transparent aus, abgesehen von scharfen hellen Flecken, die durch Verunreinigungen oder Risse in d-em Faden hervorgerufen werden (Fig. 1b und Fig. 2b).

Ferner kann man die Grosse der Hohlräume indirekt aus dem Molekulargewicht der Farbstoffe oder sonstigen Behandlungsmittel bestimmen, die von den erfindungsgemassen Fäden hinreichend absorbiert werden können,. Hieraus ergibt sich, dass die erfindungsgemäss hergestellten Fäden eine grosse Zahl Hohlräume enthalten, die grosser sind als 0,005 ^u

Die Zahl der Hohlräume oder das Gesamtvolumen der Hohlräume pro Gewichtseinheit der erfindungsgemassen strukturierten Fäden lässt sich an Hand der Absorptionsfähigkeit der Fäden für Wasser und Lösungsmittel bestimmen«

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Urn die Wasserabsorptionsfähigkeit zu ermitteln, werden die Polypropylenfäden bei 20° C 48 Stunden in eine 0,5 $ige wässrige Lösung eines Durchdringungsmittels (Liponox KOK) getaucht und dann in der Zentrifuge 5 Minuten entwässert (Zentrifugalkraft 1 370 g). Anschliessend werden sie zur Bestimmung der Gewichtszunahme ausgewogen. Die Wasserabsorptionsfähigkeit wird ausgedrückt durch die Gewichtszunähme, dividiert durch das ursprüngliche Gewicht der Fäden, in Prozent. Die erfindungsgemassen Polypropylenfasern haben eine Wasserabsorptionsfähigkeit von mehr als 2,0 S^. Im Gegensatz hierzu ist die Wasserabsorptionsfähigkeit herkömmlicher Polypropylenfäden weniger als 1,0$. Diese Yy'asserabsorptionsfähigkeit kann jedoch fehlerhaft sein, da auch eine Absorption des Durchdringungsmittels stattfindet, das verwendet wird, uin das Tränken mit Wasser zu erleichtern. Aus diesem Grund ist es vorzuziehen, die folgende Bestimmung der Lösungsmittel-Absorptionsfähigkeit zugrundezulegen»

Zur Ermittlung der Lösungsmittel-Absorptionsfähigkeit werden die Polypropylenfäden in einer Menge von etwa 0,3 Gramm 24 Stunden bei Raumtemperatur (20⁰C) in 100 ml o-Dichlorbenzol getaucht und dann 5 Minuten in der Zentrifuge (1370 g) ausgeschleudert. Dann werden sie ebenfalls ausgewogen, um ihre Gewichtszunahme zu bestimmen· Diese wird durch das ursprüngliche Gewicht der Fäden geteilt und

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in Prozent ausgedrückt. Die erfindüngsgemass hergestellten strukturierten Polypropylenfaden mit Hohlräumen haben eine Lösungsmittel-Absorptionsfähigkeit von mehr als 25 i» und in manchen Fällen sogar bis 110 % oder mehr. Im Gegensatz hierzu haben herkömmliche Polypropylenfäden eine Lösungsmittel-Absorptionsfähigkeit von weniger als 20 £.

Die Hohlräume sind über den ganzen Polypropylenfaden verteilt, und zwar sowohl in Längs- als auch in Querrichtungo Diese Verteilung ergibt sich aus dem Umstand, dass - wie bereits gesagt - die erfindungsgemässen Fäden insgesamt glimmen, wenn sie unter Dunkelfeldbeleuchtung mit einem optischen Mikroskop betrachtet werden· Die einzelnen Hohlräume lassen sich nur sehr schwer oder praktisch nicht erkennen. Dies zeigt beispielsweise die Mikrophotographie von 1a. Im Gegensatz hierzu ist bei gleicher mikroskopischer Beobachtung bei einem herkömmlichen Polypropylenfaden kein solches Glimmen festzustellen) hingegen sieht man scharfe und deutliche sehr helle Flecken, die von undurchlässigen Verunreinigungen oder Rissen in dem Faden hervorgerufen werden und die von dem Glimmen der erfindungegemässen Fäden deutlich verschieden sind.

Bin besonderes Merkmal der erfindungsgemässen Fäden, durch das man sie ebenfalls deutlich von bekannten Poly-

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propylenfäden unterscheiden kann, ist die Tatsache, dasa sie - wenn man sie von Hand schneidet und die Schnitte (jeweils mit etwa 0,5 mm Dicke) durch ein optisches Mikroskop unter gewöhnlicher (Hellfeld-) Beleuchtung betrachtet - über die ganze Querschnittsfläche hellgelb oder dunkelgelb wolkig trübe erscheinen. Bei herkömmliehen Polypropylenfäden, die nicht wie die erfindungsgemässen Fäden Hohlräume enthalten,- tritt dieses Phänomen nicht auf. Dies ergibt sich aus einem Vergleich der Figo 3a und 3b, in denen die Farbe weggelassen wurde.

Die erfindungsgemäss hergestellten Polypropylenfädenoder -fasern lassen sich also durch die vorgenannten verschiedenen Faktoren wohl definieren.

Diese Polypropylenfäden können nicht nach Verfahren erzeugt werden, die üblicherweise für die Herstellung poröser, schwammartiger oder geschäumter Eunstharegegenstände angewandt werden. So können sie nicht hergestellt werden durch Verwendung eines Bläh- oder Gasentwicklungsmittels, z.B. eines flüchtigen lösungsmittelB, wie Xylol, oder durch Behandlung der Fäden mit einem Quellmittel (wie Ohlorbenzol oder Tetralin) für Polypropylen·

Ein Verfahren zur Herstellung der Fäden gernäes der Erfindung besteht darin, ein wasserlösliches Salz in

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fester Form mit einer Teilchengrösse von weniger als etwa 0,5 μ Durchmesser in ein geschmolzenes Polypropylenharz homogen einzumischen und dieses dann durch eine Spinndüse zu laden zu verpressen. Die Fäden werden nach dem Abkühlen und Strecken lange Zeit in warmes Wasser eingetaucht, um die ultrafeinen Salzteilchen aus den Fäden herauszulösen. Dieses Verfahren lässt sich jedoch nur schwierig durchführen, und die erzeugten Fäden haben nur geringe mechanische Festigkeit»

Bs hat sich nun gezeigt, dass sich die Polypropylenfäden mit der beschriebenen neuartigen Struktur bequem nach folgendem Verfahren herstellen lassen.

Vorzugsweise wird ein faserbildendes Homopolymeres von Propylen verwendet, jedoch kann auch ein faserbildendes Harz benutzt werden, das aus einem Mischpolymeren von Propylen und einer kleinen Menge (weniger als 15#) eines olefinischen Monomeren, wie Äthylen, oder Buten, oder eines diolefinischen Monomeren, wie Butadien oder Isopren, verwendet werden. Wenn gewünscht, kann man auch, eine faserbildende Harzmischung benutzen, die aus einer vorherrschenden Menge eines Propylenpolymeren und einer kleinen Menge (weniger als 15 ⁰A) wenigstens eines Polymeren der oben genannten olefinischen oder diolefini sehen Verbindungen besteht. Der Ausdruck "Polypropylen",

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-10-der in der Beschreibung und den Ansprüchen "benutzt wird, soll deshalb Propylenhomopoiymere und die vorgenannten Polymerinischungen und Mischpolymeren einschliessen. Was das faserbildende Harz anbetrifft, so verwendet man vorzugsweise ein isotaktisches Polypropylenharz mit relativ kleinem Molekulargewicht (vorzugsweise etwa 30 000 bis 80 000) und einem grossen Schmelzindex, wie er nach dem Verfahren ASTM-D-1238-57 TE gemessen wird.

Das vorgenannte Harz wird durch Erwärmen geschmolzen und bei einer möglichst niedrigen Temperatur in einem Bereich, der ein befriedigendes Verspinnen des geschmolzenen Harzes gestattet, durch eine Spinndüse gepresst. Wenn man dies wünscht, kann man Füllstoffe, wie Titanoxyd, Antioxydantien, Stabilisatoren usw., die üblicherweise als Zusätze für Polypropylen benutzt werden, in einer dem Fachmann bekannten Weise und Menge dem geschmolzenen Harz zusetzen. Im allgemeinen wird das Harz bei einer Temperatur von 200 - 260 C durch eine übliche Spinndüse gepresst, und die Fäden werden gekühlt und verfestigt» In diesem Fall ist es wichtig, dass das Kühlen langsam bewirkt wird, damit ungestreckte Fäden entstehen, die die sogen. Monoklinische Kristallstruktur und einen hohen Kristallisationsgrad haben» So wird beispielsweise eine erste Kühlzone vorgesehen, die sich wenigstens etwa 5 cm, vorzugsweise 10-20 cm, von der unteren Seite der Spinn—

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düse nach unten erstreckt. Die erste Kühlzone wird durch eine GasatmoSphäre gebildet, die auf geeignete Weise, z.Be durch Infrarotstrahlen, elektrische Beheizung, Dampf oder dergl. auf eine Temperatur zwischen 100 und 160⁰C erwärmt wird. Unterhalb der ersten Kühlzone erstreckt sich von dieser nach unten ein Zylinder oder kämmerförmiger Raum, der im Inneren eine zweite Kühlzone zur weiteren Anpassung der Temperatur bildet. In und durch diese Kammer wird ein Strom eines auf eine Temperatur zwischen 70 und 90⁰C erwärmten inerten Gases, wie Stickstoff oder Luft, geleitet. Die Temperaturregelung der beschriebenen Kammer kann, wenn nötig, bewirkt werden, indem in ihrem Inneren eine geeignete Heiz- oder Kühlvorrichtung vorgesehen wird. Die Länge der Kammer kann nach den Spinnbedingungen variieren, Jedoch wird üblicherweise eine Länge von 1 - 4 m angewandt. Andere geeignete Einrichtungen können benutzt werden, um ein langsames Abkühlen zu bewirken, das zur Erzeugung ungestreckter Fäden mit monoklinischer Struktur führt.

Während ihres Durchganges durch die gesteuerte Abkühlungszone werden die Fäden nach und nach langsam abgekühlt, so dass ungestreckte Fäden mit monoklinisoher Kristallstruktur entstehen. Die ungestreckten Fasern sollen vorzugsweise einen hohen Grad der Kristallinitat und ferner eine starke molekulare Orientierung haben· .-.,-..

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Mit dem Fortschreiten der Kristallisation steigt das spezifische Gewicht der Fäden oder Faeern an, und deshalb kann der Kristallinitätsgrad der Fäden durch ihr spezifisches Gewicht ausgedrückt werden. Ferner nimmt mit zunehmender Molekularorientierung der Doppelbrechungsindex zu, und auch der Orientierungsgrad, der durch die halbe Breite der (110) Brechungskurve des Röntgenstrahlbildes bestimmt wird, nimmt zu. Der Grad der molekularen Orientierung kann also durch Messung dieser drei Werte bestimmt werden₀

Das spezifische Gewicht der Fäden wird bei 30⁰C nach. 24 Stunden mit Hilfe eines "Dichtegradientrohres^M eines Isopropanol-Wasser-Systems bestimmt. Wenn die Fäden einen Füllstoff, wie Titanoxyd enthalten, muss dieser bei der Bestimmung des spezifischen Gewichtes kompensiert werden· Die ungestreckten Fäden müssen eine wie vorgemessene spezifische Dichte von mehr als 0,890 haben_e

Der Orientierungsgrad kann durch den Doppelbrechungsindex der Fäden ausgedrückt werden. Der Doppelbrechungeindex wird nach der folgenden Formel berechnet»

P = Ei₁₁ - H₁ Doppelbrechungsindex = V

In diesen Formeln ist d der Durchmesser eines einzelnen

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Fadens, η.... der Brechungsindex parallel zur Faseraxe, n.. der Brechungsindex senkrecht zur Faseraxe und/ der Wert der Verzögerung, wie er mit einem Polarisationsmikroskop unter Verwendung eines Berek-Kompensators gemessen wird. Die ungestreckten Fasern müssen einen Doppelbrechungsindex von mehr als 0,010, vorzugsweise mehr als 0,012, haben.

Alternativ oder zusätzlich kann der Grad der molekularen Orientierung der Fasern auch wie folgt bestimmt werden:

Die Fäden werden in einer Reihe übereinander gelegt,

ο
bis eine Dicke von 50 mg/cm erreicht ist. Dann werden die Fasern senkrecht zu ihrer Axialrichtung mit Röntgenlicht bestrahlt, und die (110) Brechungsintensität wird entlang des Debye-Ringes gemessen, so dass eine Kurve gezeichnet werden kann. Von dieser Kurve wird in halber Breite (ß) gemessen, wobei die durch den nicht kristallinen Anteil erzeugte Streuung kompensiert wird. Der Orientierungsgrad wird nach folgender Gleichung berechnet:

Orientierungsgrad {$>) = «

180

Vorzugsweise sollen die ungestreckten Fäden einen Orientierungsgrad von mehr als 70 $, noch besser von mehr als Θ0 #, haben«

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Die die Kühlzone verlassenden ungestreckten Fäden werden dann auf eine Trommel oder Bobine aufgewickelt oder gesammelt. Da die ungestreckten Fasern oder Fäden, wie bereits gesagt, einen hohen Orientierungsgrad haben sollen, werden sie vorzugsweise mit hoher Geschwindigkeit aufgewickelt (beispielsweise mehr als 200 m pro Minute), und das Zugverhältnis (Verhältnis der Geschwindigkeit, mit der die Faden aufgewickelt werden, zu der Geschwindigkeit, mit der sie die Spinndüse verlassen, ist hoch, nämlich höher als 200, insbesondere höher als 300» Auf jeden Fall ist es wichtig, dass die Faden so versponnen und gezogen werden, dass ihr Orientierungsgrad innerhalb des oben angegebenen Bereiches liegt«

Wie bereits gesagt, sollen die ungestreckten Fäden ein spezifisches Gewicht von mehr als 0,890 haben. Die fc meisten der so hergestellten Fäden haben jedoch ein spezifisches Gewicht von weniger als 0,900« Bs ist deshalb zweckmässig, die Fäden einer Reifungs- oder Alterungsbehandlung zu unterwerfen, um die Kristallisation zu fördern, so dass das spezifische Gewicht auf 0,900 oder mehr gesteigert wird« Wenn die Fäden, die wie beschrieben versponnen und gezogen wurden, ein spezifisches Gewicht von mehr als 0,900 haben, ist es nicht immer notwendig, die Reifungsbehandlung durchzuführen, wenn auch eine derartige Behandlung in jedem Fall anzuraten ist»

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Die Fäden können der Heifungsbehandlung in jeder Form unterworfen werden, beispielsweise in Form von Werg, auf eine Bobine oder ein Rad aufgewickelt, usw. Die Reifung kann unter atmosphärisehen Bedingungen durchgeführt werden, erfolgt jedoch vorzugsweise in heisser Luft oder Wasserdampf.

Die Temperatur der Alterung kann innerhalb des Be- f

reiches von 20 - 160 C, vorzugsweise von 60 - 140 G₁ weit variieren; auch die Alterungszeit kann stark variieren, und zwar von wenigen Sekunden bis zu einigen Dutzend Stunden, und kann bei höherer Temperatur innerhalb des oben angegebenen Bereiches kürzer sein. Vorzugsweise wird die Behandlung oder Alterung bei einer Temperatur von 100 130⁰C 30 Minuten bis 1 Stunde bewirkt. In jedem Fall ist es jedoch notwendig, die Alterung durchzuführen, so dass die entstehenden Fäden ein spezifisches Gewicht von mehr * als 0,900, vorzugsweise von mehr als 0,903 haben, naoh der oben spezifizierten Methode gemessen.

Wie bereits gesagt, werden die ungestreckten kalten Fäden auf einer Bobine, Trommel oder dergleichen gesammelt oder aufgewickelt, bevor sie der Reifungs- oder Alterungsbehandlung unterworfen werden. Man kann jedoch auch - wenn man dies wünscht-i die geformten Fäden unmittelbar der Reifungs- oder Alterungebehandlung unterziehen, ohne sie

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vorher auf einer Bobine oder Trommel zu sammeln oder aufzuwickeln·

Die gereiften oder gealterten Fäden werden dann gestreckt. Das Strecken kann auf übliche Weise erfolgen,. So wird beispielsweise das Strecken bewirkt, indem die Fäden durch ein heisses Medium, wie es üblicherweise beim h Strecken benutzt wird, z.B. heisse Luft, heisses Wasser oder gespannter Dampf, bei einer Temperatur von 90 - 140 C hindurchgeführt werden. Wahrend ihres Durchganges durch das heisse Medium werden die Fäden gestreckt. Bin grösseres Streckverhältnis wird bevorzugt, und üblicherweise werden die Fäden um das 1,5 bis 7fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt. Die Temperatur, bei der das Strecken erfolgt, liegt vorzugsweise im unteren Teil des oben angegebenen Bereiches.

' Während dieses Streckvorganges werden die Hohlräume

in den erfindungsgemässen Fasern gebildet.

Die so erhaltenen strukturierten Polypropylenfäden haben, wie bereits ausgeführt wurde, ultrafeine Hohlräume, die über ihre ganze Masse verteilt sind. Trotzdem sind die mechanischen Eigenschaften der Fäden vergleichbar mit denen herkömmlicher Polypropylenfäden. Beispielsweise haben die Fäden mit derartigen Hohlräumen eine Festigkeit von 3-9 g/Denier und eine Dehnung von 20 - IOO56.

Da die erfindungsgemässen Fäden oder Fasern zahllose ultrafeine Hohlräume entfalten, können sie zahlreiche Farbstoffe befriedigend absorbieren, z.B„ Azo- oder Naphtholfarbstoffe, Dispersionsfarbstoffe, ülfarbstoffe, metallisierte Farbstoffe, Küpenfarbstoffe, Schwefelfarbstoffe, saure Farbstoffe, basische Farbstoffe und Beizen, so dass sie gut in tiefen und gleichmässigen Tönungen gefärbt werden können, Ausserdem können die Faden andere .Behandlungsmittel gleichförmig und hinreichend absorbieren, z.B. polymerisierbare Verbindungen (wie Vinylmonomere), Warmestabilisatoren, Lichtstabilisatoren, Antistatika usw·

Die erfindungsgemässen Fäden zeichnen sich durch den wichtigen Vorteil aus, dass sie leicht mit den oben genannten Farbstoffen und sonstigen Behandlungsmitteln mit ausgezeichneter Affinität benandelt werden können· λ

Im Hinblick auf die Tatsache, dass herkömmliche Poiypropylenfäden bekannt sind für ihre unangenehm niedrige Affinität oder Reaktivität zu Farbstoffen und anderen Behandlungsmitteln, ist es überraschend, dass die behandelten Fäden gemäss der Erfindung ein hervorragendes Aufziehvermögen haben. Wahrscheinlich ist dieses Vermögen der erfindungsgemässen Polypropylenfäden auf die extrem geringe Grosse der Hohlräume zurückzuführen, die wie bereits erklärt, über den ganzen Faden verteilt sind. Wenn

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also die erfindungsgemässen Fäden mit einem .Behandlungsmittel behandelt werden, wird dieses leicht in die Fäden eindringen können« **enn das Behandlungsmittel in die Hohlräume gelangt ist, wird es dort durch die Adsorptionskraft des Polypropylens selbst festgehaltene Die Hohlräume haben eine so geringe Grosse, dass die Adsorptionskraft in jedem Hohlraum ausreicht, um das bzw. die Molekel(n) des Behandlungsmittels darin fest zurückzuhalten<> Diese Erklärung wird durch den Umstand gefestigt, dass die Speicherkraft der erfindungsgemässen Fasern für Lösungsmittel höher als 1 jo ist (in manchen Fällen sogar bis zu 40 i<> oder mehr). Dieses Merkmal ist einzigartig für die erfindungsgemässen Fäden und wurde bei den bekannten Polypropylenfaden nicht festgestellt. Die Lösungsmittelspeicherkraft wird,wie in Beispiel 1 angegeben, gemessen.

Ein weiteres auffalliges Merkmal der erfindungsgemässen Fäden ist, dass sie mehr als 1 $>, in manchen Fällen sogar mehr als 10 $, Wasser aufnehmen und festhaltene Bekanntlich sind Polypropylenfäden von äen bekannten Kunstfasern am stärksten hydrophob, und ihre Wasserspeicherkraft liegt gewöhnlich unter 0,1 $. Deshalb sind herkömmliche Polypropylenfäden äusserst stark elektrostatisch, was bei der Handhabung zu zahlreichen Schwierigkeiten führt, z.B, beim Spinnen, Weben, Ausrüsten usw. Im Gegensatz hierzu können die erfindungsgemässen Polypropylenfäden, wie gesagt, eine

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grössere Y/assermenge festhalten, und deshalb wird die elektrostatische Aufladbarkeit herabgesetzt, so dass die erfindungsgemässen Fäden die durch elektrostatische Eigenschaften verursachten Nachteile nicht zeigen« Die Fähigkeit, Wasser zurückzuhalten, wird nach der in Beispiel 1 angegebenen Methode gemessen.

Wie bereits gesagt, weisen die erfindungsgemässen Fäden in ihrem Inneren ultrafeine Hohlräume auf und zeigen deshalb besonders eine ausgezeichnete Färbbarkeit. Beispiele für Farbstoffe und Vorstufen solcher Farbstoffe, die sich zum Färben der erfindungsgemässen Polypropylenfäden eignen, sind Ölfarbstoffe, wie Solvent Yellow 2 (O.I. 11020), Solvent Yellow 5 (O.I. 11380), Solvent Yellow 14 (CI. 12055), Solvent Orange 7 (CI. 12140), Solvent Red 4 (CI. 12170), Solvent Red 24 (CI. 26105), Solvent Brown 5 (CI. 12020) usw. ι Dispersionsfarbstoffe, wie Disperse Yellow 1 (CI. 11855), Disperse Yellow 3 (CI. 11855), Disperse Yellow 7 (CI 26090), Disperse Yellow 31 (CI. 4800), Disperse Yellow 33, Disperse Orange 5 (CI. 11100), Disperse Red 1 (CI. 11110), Disperse Red 7 (CI. 11150), Disperse Red 9 (CI. 60505), Disperse Violet 6 (CI. 61140), Disperse Violet 12 (CI. 11120), Disperse Blue 23 (CI. 61545), Disperse Black 1 (CI. 11365), Disperse Black 3 (CI. 11025) usw. f Schwefelfarbstoffe, wie Sulfur Yellow 4 (CI. 53160), Sulfur Blue 2 (CI. 53480), Sulfur Blue 5

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(CI. 53 235), Sulfur Green 6 (CIo 53530) usw. f Küpenfarbstoffe wie Vat Yellow 20 (CI. 68420), Vat Orange 5 (CI. 73335), Vat Red 1 (O.I. 73360), Vat Blue 3 (CI. 73055) usw.j Diazokomponenten von Azofarbstoffen, wie Anilin, Chloranilin, 2-Amino-5-nitroanisol, Nitroanilin, Toluidin, Phenetidin, 4-Benzamid-2,5-dimethoxyanilin, 4-Amino-4'-methoxydiphenylamin, 4.4'-Diamino-di-phenylamin usw.j Kupplungskomponenten für Azofarbstoffe, wie ft -Naphthol, {)(/-liaphthylamin, 3-Hydroxy-2-naphthanilid, . 3-Hydroxy-i\i-1-naphthyl-2-naphthamid, 4,4^f-Bisacetamide, 4,4'-Bisacetoaceto-o-toluidin, 3-Hydroxy-N-2-naphthyl-2-naphthamid, 3-Hydroxy-2-naphtho-4^l-chlor-o-toluidin, 2-&-Acetylacetamid-6-äthoxybenzthiazol,3-Hydroxy-2·, 5'-dimethoxy-2-naphthanilid, Qt/, i(/'-!Derephthaloyl-bis (4-chlor-5-methyl-o-aoetanisidid) usw.f basische Farbstoffe, wie Basic Yellow 2 (CI, 41000), Basic Orange 2 (CI. 11270), Basio Red 1 (CI. 45160), Basic Violet 3 (CI. 42555), Basic Blue 24 (CI. 52030), Basic Brown 1 (CI. 21000) usw. f Triazine, die ein oder zwei Wassef-

ring

stoffatome am Triazin/aufweisen, und Farbstoffe, die derartige Triazine enthalten, halogenieierte Alkylen-acylhalogenide und Farbstoffe, die solche Acylhalogenide enthalten; reaktive Farbstoffe, z.B. solche mit einem Bpoxy-Radikalj zahlreiche Weißungsmittel (optische Bleichmittel), z.B. vom Stilbentyp, Imidazoltyp, Thiazoltyp, Oxazoltyp,

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Imidazolontyp, Triazoltyp, Oxazoltyp, Imidazolontyp,

Pyridintyp Cumarintyp, Carbostilyltyp, Diphenyltyp, Pyrazolintyp,/ usw. ι zahlreiche Pigmente, wie Pigment Yellow 1 (CI.

11680), Pigment Orange 5 (CI. 12075), Pigment Red 3 (CIo 12120), Pigment Blue 1 (CI. 42595), Carbon-black, uswcj saure Farbstoffe, wie Acid Yellow 72, Acid Red 159» Acid Blue 130 (CI. 62075), Acid Blue 139, Acid Brown 49,

Acid Green 27, Acid Violet 51 usw.j metallhaltige Färb- "

stoffe, wie Acid Yellow 116, Acid Orange 88, Acid Red 211, Acid Blue 168, Acid Brown 19, Acid Violet 68, Acid Yellow 101, Acid Orange 62, Acid Red 183, Acid Blue 158A, Acid Green 12, Acid Violet 56 usw.

Zahlreiche andere Behandlungsmittel, wie Lichtstabilisatoren, Wärmeetabilisatoren, oberflächenaktive Mittel, Yi/eichmacher, Flammschutzmittel, Antistatika, Beizmittel usw., können ebenfalls gut von den erfindungsgemässen Fäden absorbiert werden. Beispiele von Lichtstabilisatoren sind Salicyleäureester oder ihre Derivate, Benzophenon-Derivatie , wie 2-Hydroxy-4~dodecyloxybenzophenon, p-Phenylendiamin und Derivate, Benztriazol-Derivatie; organische Schwefelverbindungen usw. Beispiele von Werbest abiIisdtoreη sind verschiedene, an sich bekannte Phenolderivate. ..-...·;.

Von den vorgenannten Farbstoffen und Behandlungsmitteln

werden solche organische Verbindungen bevorzugt, die ein Molekulargewicht von nicht mehr als 500 haben und keine solche extrem hydrophile Gruppen, wie SuIfonsäure-, Carbonsäure-, Schwefelsäure-, Ammonium- und andere Gruppen.enthalten. Zur Aufbringung dieser Farbstoffe und anderen Behandlungsmitteln auf die erfindungsgemässen strukturierten Polypropylenfäden können diese Farbstoffe " oder. Behandlungsmittel in Form von wässrigen Lösungen, wässrigen Dispersionen oder nicht nichtwässrigen Dispersionen angewandt werden. Es ist ferner möglich, sie in einer Mischung von Wasser und nichtwässrigem Medium zu lösen bzw. zu dispergieren und in dieser Form anzuwenden. Beispiele solcher nichtwässrigen Medien sind niedere aiiphatische Alkohole, wie Methanol, Äthanol, usw.; niedere aiiphatische Ketone, wie Aceton, Methyl-äthyl-keton¹,\·.■■ Cyclohexanon; niedere aiiphatische Säureester, wie'-Äthylformiat, Butylacetat usw.; halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff, Trichlorkohlönstoff, Perchlorkohlenstoff, Ohlorbenzol usw,f Kohlenwasserstoffe, wie Heptan, Cyclohexan, Benzol, Xylol, Tetralin^ De call η¹ usw.; stickstoffhaltige organische Verbindungen¹, wie Pyridin, Formamid, Dime thy If ormamid usw„ f Äther, wie Methyläther, Athyläther, Dioxan usw» Auch eine Mischung von zwei oder mehr dieser organischen Lösungsmittel kann verwendet werden_e

v, ..«,"Wu. INSPECTED 809811/0932

Wenn auch, eine Lösung oder Dispersion eines Farbstoffes oder Behandlungsmittels in einem nichtwässrigen Medium allein angewandt werden kann, wird vorzugsweise eine wässrige Flüssigkeit, die mit 0,5 - 30 Gewichtsprozent eines nichtwässrigen Lösungsmittels vermischt ist, als Medium für den Farbstoff oder das Behandlungsmittel benutzt, um soweit wie möglich, eine Härtung der Polypropylenfäden zu vermeiden·

Zur Herstellung einer Dispersion eines Farbstoffes oder sonstigen Behandlungsmittels kann ein Dispergiermittel in üblicher Weise dazu benutzt werden, die Bildung der Dispersion zu erleichtern und diese zu stabilisieren. Als Dispergiermittel können alle dem Fachmann bekannten anionischen, kationisohen, nicht ionischen und amphoionischen oberflächenaktiven Mittel verwendet werden. Die Menge oder Konzentration des Dispergiermittels kann je nach dem besonderen verwendeten Farbstoff oder Behandlungsmittel, seiner Menge, dem jeweiligen nichtwässrigen Medium und seiner Menge usw. variieren. Im allgemeinen wird das Dispergiermittel in einer Konzentration von etwa 0,01 bis 3 Gewichtsprozent in dem Medium angewandt.

Zur Behandlung der erfindungsgemässen Polypropylenfasern mit einer Behandlungsflüssigkeit (einer Dispersion oder Lösung eines Farbstoffes oder eines Behandlungsmittele, wie obenerwähnt) werden die Fasern bei erhöhter Temperatur,

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vorzugsweise bei mehr als 80⁰O, so lange in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht, bis die lasern vollkommen mit der Behandlungsflüssigkeit getränkt sind· Stattdessen kann man die Behandlung auch nach dem sogenannten Klotzverfahren durchführen, nach dem die Fasern kurze Zeit in eine konzentrierte Behandlungsflüssigkeit eingetaucht, gleichförmig ausgedrückt und bei hoher Temperatur (z.B. mehr als 120°) behandelt werden,.

Wenn die Fasern so behandelt werden, dringt der Farbstoff oder das Behandlungsmittel in die Fasern ein und wird darin "echt" festgehalten, so dass der Farbstoff oder das Behandlungsmittel während der üblichen Beanspruchung der Fasern, z.B. beim Tragen und beim Waschen, nicht leicht von den Fasern freigegeben wird. Die Echtheit, insbesondere die Waschechtheit, wird jedoch noch weiter beträchtlich verbessert, wenn die so behandelten Fasern einer Nachbehandlung unterworfen werden, die die molekularen Dimensionen des in den Fasern absorbierten Farbstoffes oder des Behandlungsmittels vergrössert und/oder die Hohlräume in den Fasern verkleinert, vermindert oder sogar im wesentlichen beseitigt, wie im nachstehenden ausgeführt werden wird·

Um eine Nachbehandlung zur Vergrösserung der Molekularabmeesungen der in den Fasern absorbierten Verbindung durchzuführen, kann man die Fasern mit einer Verbindung behandeln,

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die zur Umsetzung mit der in den Fasern enthaltenen Verbindung fähig ist, so dass* deren Molekularabmessungen vergrössert werden. Vorzugsweise imprägniert man jedoch die Fasern vorher mit Verbindungen, die miteinander zu reagieren in der Lage sind, um eine Verbindung mit grösseren Molekularabmessungen zu erzeugen, und bringt dann die Fasern in einen solchen Zustand, dass die genannte Reaktion stattfindeto So kann man beispielsweise eine aromatische Verbindung (Diazokomponente) mit einer aktiven Aminogruppe und eine Kupplungskomponente, z.B. Naphthol, liaphthylamin oder eine aktive Methylenverbindung in der oben beschriebenen Weise zusammen in den Fasern absorbieren und dann die Fasern bei einer Temperatur von 60 - 10O⁰O 10 bis 60 Minuten in Gegenwart von Säure und Nitrit behandeln, so dass die Diazokomponente diazottiert und mit der Kupplungskomponente gekuppelt wird. Die auf diese Weise gefärbten Polypropylenfasern haben eine Waschechtheit der Klasse 5 (AATOO - NO. 2), ( Reibfestigkeit der Klasse 5 (mit dem Friktions-Testgerät der Japan Society for Promotion of Scientific Research gemessen) und eine Lichtechtheit der Klasse 4 bis 5 (mit dem Fade-0-Meter in 20 Stunden gemessen), und die gefärbten Fasern waren tief und echt gefärbt. Bin anderes Färbebeispiel ist, eine Verbindung mit einer aktiven Aminogruppe und ein Triazin mit wenigstens einem Halogenatom zusammen in den Fasern zu absorbieren und dann die Fasern in Gegenwart einer alkalischen Substanz, wie Ätznatron, Natriumkarbonat oder

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>■; <■

dergleichen bei einer Temperatur von 40 - 10O⁰C zu behandeln, so dass die Verbindungen unter Ausbildung eines in seinem Molekül grösseren Farbstoffes innerhalb der Hohlräume der Fasern reagieren. Man kann auch ein aromatisches Amin und ein Chinolin oder ein Phenol gemeinsam in den Fasern absorbieren und sie dann miteinander umsetzen. Bin anderes Beispiel ist die Absorption von

" Thioindoxylcarboxylat und einer aromatischen Nitrosoverbindung in den Fasern und anschliessende Umsetzung dieser beiden Verbindungen miteinander» Auf jeden Fall werden innerhalb der Hohlräume in den Fasern Verbindungen mit grösaeren Molekularabmessungen gebildet, und ihre Echtheit oder Waschbarkeit wird beträchtlich verbesserte Jas ist ferner möglich, ein Alkylenoxyd in den Fasern zu absorbieren und dann das Alkylenoxyd unter Bingöffnung zu polymerisieren» ßa ist auch möglich, eine Verbindung,

k die ein Epoxyradikal enthält, und eine Verbindung mit einer aktiven Aminogruppe zusammen in den Fasern zu ab?-, sorbieren und sie dann innerhalb der Hohlräume in den _; Fasern miteinander zur Reaktion zu bringen» Andere Ver-r_; fahren kann der Fachmann aus den obigen Beispielen herleiten· ^: ' ' "■■ " ■ · ■ " ■■"" ''' -'"•'-'Λ -^: ·"'

Zusätzlich oder statt der vorgenannten .Behandlung zur Vergrösserung oder erhöhung der Mqlekularabmeasungen • der in den Pasern absorbierten Verbindungen, wird es be-

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vorzugt, die Hohlräume zu vermindern, zu verkleinern oder praktisch ganz verschwinden zu lassen, um den Farbstoff oder das Behandlungsmittel innerhalb der Fasern einzubetten oder festzulegen·

Um die Hohlräume in den Fasern zu vermindern, zu verkleinern oder zu beseitigen, nachdem die Fasern, wie oben ausgeführt, mit Farbstoffen oder Behandlungsmitteln behandelt wurden, werden die behandelten Fasern mit dem Dampf eines organischen Stoffes oder Lösungsmittels in Kontakt gebracht, der das Polypropylenharz quellen oder weichmachen kann, oder .die Fasern werden mit dem genannten Lösungsmittel getränkt, und das Lösungsmittel wird dann allmählich verdampft. Statt dessen ist es auch möglich, die behandelten Polypropylenfasern in entspanntem Zustand einer etwa 120 - 160⁰C heissen Atmosphäre auszusetzen, die im wesentlichen frei ist von dem obengenannten Lösungsmittel. Diese Behandlungsverfahren sind nicht nur hinsichtlich einer Erhöhung der Echtheit der behandelten Faser wirksam, sondern verbessern auch deren Transparenz·

Beispiele von organischen Stoffen oder Lösungsmitteln, die Polypropylenharze quellen oder weichmachen und die dazu benutzt werden können, die Hohlräume zu verkleinern, zu vermindern oder zu beseitigen, sind aliphatisch^ Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Heptan, Oktan usw., cyclische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol, Tetralin,

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Decalin usw.\ halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff, Tetrachloräthan, Ohlorbenzol usw.; Ketone, wie Methylethylketon, Cyclopentanon, Cyclohexanon usw· f Bater, wie Äthylformiat, Butylacetat usw.; Alkohole, wie Äthylenglykol, Cyclohexanol usw„, die eine Affinität zu Polypropylen haben.

Bei der Durchführung der Lösungsmittelbehandlung wird das Lösungsmittel durch Erhitzen oder im Vakuum verdampft, und die Fasern werden in der Dampfatmosphäre angeordnet oder aufgehängt, so dass sie mit dem Dampf in Berührung kommene Man kann auch Stäbe, Stangen, Walzen, Trommeln oder dergleichen so anordnen, dass sie einen Zickzackweg für die lasern bilden. Während des Durchganges durch den Zickzackweg werden die Fasern einem Strom des Lösungsmitteldampfes ausgesetzt. Eine andere Lösungsmittelbehandlung wird durchgeführt, in dem man die Fasern mit dem Lösungsmittel tränkt und anschliessend das Lösungsmittel langsam bei einer Temperatur vorzugsweise unter 100°G verdampft.

Bei der Durchführung dieser Lösungsmittelbehandlungen sollte dafür Sorge getragen werden, dass die fasern nicht übermässig gequollen oder plastiziert werden· Bin übermässiges Quellen oder Plastizieren führt dazu, dass die Fasern nach dem Trocknen dazu neigen, zu erhärten, in der Querschnittsform abzuflachen und aneinanderzukleben. Wenn die Gefahr eines derartigen übermässigen Quellens oder

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Plastizierens besteht, ist ihr auf geeignete Weise zu steuern, beispielsweise durch Verminderung der Affinität des Lösungsmittels zum Polypropylen durch Zusatz einer geeigneten Menge eines anderen Lösungsmittels (z.B. eines niederen aliphatischen Alkohols, wie Methanol, Äthanol usw.), das eine verhaltnismässig geringe Affinität zu Polypropylen zeigt. Die Wirkung des Lösungsmittels kann auch durch Verminderung der Temperatur und/oder durch Bemes sung der Behandlungszeit kontrolliert werden»

Es versteht sicn, dass die Bedingungen dar Lösungsmittelbehandlung experimentell ausgewählt werden können je nach dem besonderen angewandten Lösungsmittel, der jeweiligen Natur der in den zu behandelnden Fasern vorhandenen Hohlräume usw.

Das andere Verfahren zur Verminderung, Verkleinerung oder Beseitigung der Hohlräume in den Fasern besteht darin, dass die Fasern einer Atmosphäre zwischen 120 und 16O⁰G im wesentlichen ohne ein Lösungsmittel, wie oben genannt, ausgesetzt werden.

Dieses Verfahren kann beispielsweise durchgeführt werden, indem die Fasern in einer üblichen Wärmebehandlungsanlage mit heisser Luft behandelt oder mit einer Oberflächet die auf die genannte Temperatur erwärmt ist, in Kontakt ge»- bracht werden· Die Zeit dieser Wärmebehandlung kann je nach,

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der Temperatur variieren, liegt jedoch üblicherweise im Bereich, von 1-30 Minuten.

Die Verfahren zur Behandlung mit Farbstoffen und anderen itehandlungsmitteln, zur Vergrösserung der Molekularabmessungen der Behandlungsmittel und zur Verminderung , Verkleinerung oder Beseitigung der Hohlräume sind im Vorstehenden in ihrer Anwendung auf Fasern oder Fäden erläutert wordene Die gleichen Behandlungsverfahren lassen sich jedoch auch auf die verschiedensten Produkte aus diesen Fasern anwenden, beispielsweise auf Garne, Zwirne, Gewebe, Kleidungsstücke usw. Der Ausdruck Fasern oder Fäden oder dergleichen soll deshalb auch die daraus hergestellten Produkte einschliessen.

Die in der Beschreibung einschliesslich der folgenden Beispiele angegebenen mikroskopischen Beobachtungen wurden mit einem optischen Mikroskop des Typs SKO der Firma K.Ko Shimadzu Seisakusho, Kyoto, Japan unter Verwendung eines Huighen¹sehen Ükulars 10-facher Vergrösserung und. eines achromatischen Objektives einer 4-0-fachen Vergrösserung und einer Öffnungszahl von 0,65 durchgeführt. Die Auflösungskraft dieses Mikroskops ist bei gewöhnlicher Beleuchtung etwa 0,5 ^u. Bei der Untersuchung unter Dunkelfeidbeleuchtu'ng wurde das vorgenannte Mikroskop mit einem üblichen Kondensor für die Dunkelfeldbeleuchtung versehen·

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80981 1/0932. ,u ,

Die Auflösungskraft des Mikroskopes unter Dunkelfeldbeleuchtung war etwa 0,1 «.. Die mikroskopische Untersuchung wurde in der üblichen Weise durchgeführt.

Beispiel 1:

Ein isotaktisches Polypropylenharz mit einem Molekulargewicht von 63 000, einem Schmelzindex von 4,80 und einem Anteil von 0,6 % im n-Hektan-Extrakt wurde bei einer Temperatur von 240⁰O geschmolzen. Das geschmolzene Polypropylen wurde mit einer üblichen Zahnrad-Messpumpe zu einer Spinndüse mit 80 Löchern (von je 0,8 mm Durchmesser) gefördert, um bei einer Temperatur von 235°0 verpresst zu werden. Unter der Spinndüse war eine Kammer vorgesehen, die sich mit 5 cm Länge von der Unterseite der Düse nach unten erstreckte. Die Kammer war von einem elektrischen Heizelement umgeben, so dass ihr Inneres auf eine Temperatur von 12o°C beheizt wurde. An die Kammer schloss sich ein Temperatur-Kontrollzylinder (3,5 m Länge) an, der sich nach unten erstreckte. Vorgewärmte Luft wurde in diesen Zylinder eingeführt, um die Innentemperatur des Zylinders auf 80° 0 zu halten. Die verpressten Fäden wurden durch die erste Kammer und den Temperaturregel— zylinder nach unten geführt, so dass sie allmählioh und langsam abgekühlt wurden. Dann wurden sie mit einer Geschwindigkeit von 650 m/Min, auf eine Bobine, die unterhalb des Temperaturregelzylinders angeordnet war, aufge-

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wickelt (Zugverhältnis 520). Die ungestreckten, auf die Bobine aufgewickelten Fäden wurden eine Stunde in einer thermostatischen Kammer bei 105⁰G stehengelassen und dann in heissem Wasser bei 100°G um das 2»4-fache ihrer ursprünglichen Menge gestreckt. Anschliessend wurden die

ο gestreckten Fasern 30 Minuten unter Spannung bei 130 0

warmebehandelto

Die Dichte der ungestreckten Fäden vor der Reifungsbenandlung war 0,894 und ihr Doppelbrechungeindex 0,0121, Nach der Reifungsbehandlung, jedoch, vor dem Strecken, hatten die Fäden eine Dichte von 0,904. .Nach der abschliessenden Streckbehandlung hatten die strukturierten Polypropylenfäden eine Wasserabsorptionsfähigkeit von 17»6 $, eine Lösungsmittelabsorptionsfähigkeit von 57,6 $>, eine Wasserspeicherung von 4,1 ^ und eine Lösungsmittelspeicherung von 6,5 ^o

Die Fähigkeit der Fasern, Wasser zu speichern bzw, zurückzuhalten, wurde nach einem Verfahren bestimmt, gemäss dem eine trockengeschleuderte Probe, die wie bei der Bestimmung der Wasserabsorptionsfähigkeit wie oben beschrieben hergestellt worden war, 24 Stunden in einer Atmosphäre von 60 f<> relativer Feuchtigkeit bei 20°0 stehengelassen und dann zur Bestimmung ihrer Gewichtszunahme, bezogen auf ihr ursprüngliches Gewicht, ausgewogen« Die Wasserspeicherung wird ausgedrückt durch das erhöhte Gewicht, dividiert durch das ursprüngliche Gewicht der

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Fasern, in -/ο. Die Lösungsmittelspeicherung wurde in der gleichen Weise wie die Wasserspeicherung bestimmt, jedoch wurde eine zentrifugierte Probe benutzt, die wie bei der oben beschriebenen Bestimmung der Lösungsmittelabsorption hergestellt worden war.

.bei der Betrachtung der strukturierten Polypropylenfaser von der Seite mittels eines optischen Mikroskops unter Dunkelfeldbeleuchtung schien die ganze Faser zu leuchten, und es war unmöglich, jeden einzelnen Hohlraum deutlich zu unterscheiden» Bei der Betrachtung von Hand hergestellter Schnitte (je 0,5 mm Dicke) der strukturierten Polypropylenfäden durch das optische Mikroskop bei gewöhnlicher Beleuchtung schienen sie über die gesamte Querschnitt sf lache gleichmassig wolkig gelb. Die Festigkeit der Fäden war 4,b g/Denier, und die Dehnung betrug bO ^.

Die strukturierten Polypropylenfäden wurden bei 100⁰C eine Stunde in einer 1,5 ^cß> owf wässrigen Dispergierflüssigkeit von gereinigtem Celiton Fast Bed 4G (Badverhältnis 1 ; 100) gefärbt. Pro g Faaer wurde eine Farbstoffmenge von 9,04 mg absorbiert. Die Fasern wurden tief und echt gefärbt.

Beispiel 2:

Das Verfahren von Beispiel 1 zur Herstellung der

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strukturierten Polypropylenfäden wurde wiederholt, jedoch betrug die Spinnt exnp era tür an der Düse 250 G. Die so erzeugten strukturierten Polypropylenfäden hatten eine Wasserabsorption von 6,2 -/O₁ eine Wasserspeicherung von 1,2 $, eine Lösungsniittelabsorption von 6,2 ^ü/>_t eine Lösungsmittelspeicherung von 2,8 fa und einen Doppelbrechungsindex von 0,011 #. Die Prüfung der Fäden mit dem ' optischen Mikroskop brachte ein ähnliches Ergebnis wie Beispiel 1* Die von den fasern absorbierte Färbstoffmenge war 3,40 mg/g Faser. Die Fasern waren tief und echt gefärbt. Die Dichte der Fasern vor der Reifungs- oder Alterungsbehandlung war 0,892.

Beispiel 3ϊ

Eine Mischung von 95 i» des im Beispiel 1 benutzten Polypropylenharzes und 5 Φ eines Epoxyharzes (Epikote 1009) wurde wie in Beispiel 1 versponnen und behandelt»

jedoch war die Spinntemperatur an der Düse 25Q°C« Die Werte der Wasserabsorption, der Lösungsmittelabsorption, der Wasserspeicherung und der Lösungsmittelspeicherung sowie die Ergebnisse der mikroskopischen Untersuchung der go erhaltenen Fäden stimmten praktisch mit denen von Beispiel 1 überein. Bei der Färbung wie in Beispiel 1 war die absorbierte Färbstoffmenge 11,3 mg/g Faser. Die Fasern waren noch tiefer und echter gefärbt»

8098 t 1

Beispiel 4:

Strukturierte Polypropylenfäden, die in der gleichen v/eise wie in Beispiel 1 hergestellt worden waren, wurden in eine wässrige Flüssigkeit eingetaucht, in der mit Hilfe eines nichtionischen Dispergiermittels je 10 °J>, bezogen auf das Fasergewicht, 3-Hydroxy-2-naphtho-otoluidin und 4-Amino-3-nitrotoluol dispergiert waren« Die !Temperatur des Bades wurde von 60⁰O auf 120⁰C erhöht, und diese Temperatur wurde 1 Stunde aufrechterhaltene Dann wurden die Fäden 20 Minuten bei 70°0 in eine wässrige Lösung getaucht, die -bezogen auf das Fasergewicht 12 fo Schwefelsäure und 8 $> Nitrit enthielt, eingetaucht, um die Diazotierungsreaktion zu bewirken» Auf diese Weise wurden die Fäden tiefrot gefärbt. Die Echtheit der gefärbten Fäden war ausgezeichnet (Lichtechtheit der Klasse 4 und Wasohechtheit sowie Reibfestigkeit der Klasse 5)·

Beispiel 5 s

Das Verfahren von Beispiel 1 zur Erzeugung von strukturierten Polypropylenfäden mit Hohlräumen wurde wiederholt, jedoch wurde die Temperatur innerhalb des Temperaturregelzylinders auf etwa 75⁰C gehalten, die Reifungsbehandlung wurde eine Stunde bei 12O⁰C durchgeführt, und die Streckung betrug das 4,0-fache der ursprünglichen Länge, Vor der Reifungsbehandlung hatten die Fäden eine Dichte " von 0,895 und einen Doppelbreohungsindex von 0,015. Nach

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der Reifung, jedoch vor dem Strecken, hatten die Fäden eine Dichte von 0,903. Nach der abschliessenden Streckung hatten die strukturierten Polypropylenfäden eine Wasserabsorption von 31 »7 $>t eine Wasserspeicherung von 8,7 $ (wie im Beispiel 1 gemessen), eine Lösungsmittelabsorption von 70,5 Io und eine Lösungsmittelspeicherung von 7»2 % (wie im Beispiel 1 gemessen)·

Bei der Färbung wie im Beispiel 1 nahmen die Fasern pro g 12,4 mg Farbstoff auf und wurden tief gefärbt. Die Ergebnisse der mikroskopischen Faserprüfung vor dem Färben waren die gleichen wie im Beispiel 1, und die Fäden hatten eine Festigkeit von 6,2 g/Denier und eine Dehnung von 25 $»

Beispiel 6;

Die strukturierten Polypropylenfäden, die nach dem Verfahren zu Beispiel 3 hergestellt worden waren, wurden vor dem Färben in ein wässriges Bad (Badverhältnis 1 : 40) eingetaucht, in dem 8 <%> owf Disperse Blue 1 (CI. 64500) und 5 y> owf 2,4-Dichlor-6-aniline-1,3,5-triazon mit Hilfe eines anionischen Netzmittels dispergiert waren. Die Temperatur des Bades wurde auf 120⁰C erhöht, und diese Temperatur wurde 1 Stunde beibehaltene Die gefärbten Fäden wurden mit Wasser gewaschen und in eine wässrige Lösung mit 1 i» Natriumkarbonat eingetaucht, in der sie 30 Minuten bei 100⁰C behandelt wurden_e Dann wurden die Fäden mit

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V/asser gewaschen und getrocknet« Die Fäden konnten tief und echt gefärbt werden» *

.Beispiel 7:

Die wie in Beispiel 1 hergestellten strukturierten Polypropylenfäden wurden vor dem färben in 100 °/o Athylenimin getaucht und eine Stunde bei 30 G behandelte Nach dem Auspressen wurden die Fäden 30 Minuten in leicht saures V/asser von 5°C getaucht. Dann wurden die Fäden mit Wasser gewaschen, entwässert und getrocknet. Die behandelten Polypropylenfäden zeigten ein hervorragendes antistatisches Verhalten und Färbevermögen_e

Beispiel 8:

Ein isotaktisches Polypropylenharz (das gleiche wie in Beispiel 1) wurde mit demselben Spinnapparat wie in Beispiel 1 versponnen, jedoch war die Spinntemperatur an der Spinndüse 250 ö, und die Aufwickelgeschwindigkeit war 650 m/fein. (Zugverhältnis 520)„ Die so erzeugten ungestreckten Fäden hatten eine Dichte von 0,8915 und einen Doppelbrechungsindex von 0,011. Ihre Struktur war monokiinisch. Eine Probe der ungestreckten Fäden (auf eine Bobine aufgewickelt) wurde eine Stunde bei 105°C gereift» Eine andere Probe der gleichen ungestreckten Fäden (ebenfalls auf eine Bobine aufgewickelt) wurde eine Stunde bei 130⁰G gereift. In beiden Fällen hatten die Fäden nach

on ο α ♦ ι /no**

der Reifung eine monokiine Kris tails truktur« Die "bei 105⁰O gereiften Fäden hatten eine Dichte von 0,9032 und einen Doppe!brechungsindex von 0,016, während die bei 130⁰C gereiften Fäden eine Dichte von 0,9088 und einen Doppelbrechungsindex von 0,017 hatten.» Diese Fäden wurden in heissem Wasser von 100⁰C um das 3,5-fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt« Dann Hess man sie in entspanntem Zustand 30 Minuten in getrockneter Luft bei 120⁰G "setzen"» Die Ergebnisse der Untersuchungen mit dem optischen Mikroskop waren bei diesen fertiggestellten Fäden ähnlich wie im .Beispiel 1. Die durch eine Reifung bei 105°C erzeugten fertigen Fäden absorbierten pro g 6,48 mg Farbstoff, als sie wie im Beispiel 1 gefärbt wurden, und hatten eine Wasserabsorption von 10,5 ^cß>i während die durch Reifung bei 130⁰C erhaltenen Fäden pro g 10,32 mg Farbstoff absorbierten und eine Wasserabsorption von 27,4 ^c/° zeigten»

Beispiel 9ϊ

Die nach dem Verfahren von Beispiel 8 erzeugten strukturierten Polypropylenfäden, die bei 130⁰C gereift worden waren, wurden in ein Bad (Badverhältnis 1 : 10) von warmem Wasser eingetaucht, das 0,01 ⁰Jo eines nicht-ionischen lietzmitteis enthielt. Dann wurden Disperse Orange 1 (G.I. 11080) und 48 ?eige Essigsäure dem Bad zugefügt, so dass das Bad eine Färbstoffkonzentration von 2 yo und eine Säure-

konzentration von 1 i» hatte. Die Fäden wurden 6ü Minuten in diesem Bad bei 100⁰C gefärbt. Nach dem Färben wurden die Fäden mit Wasser gespült, gleichmässig ausgedrückt und an der Luft getrocknet. Die gefärbten Fäden wurden dann in eine n-Heptan enthaltende Kammer eingebracht. Die Kammer wurde verschlossen, und ihr Inneres wurde unter Vakuum gesetzt und auf 6O⁰C gehalten. Nach einer stunde wurden die Fäden aus der Kammer in einen Trockner von 70⁰C übergeführt, wo sie langsam getrocknet wurden. Die Fäden waren tief gefärbt und hatten eine ausgezeichnete Echtheit.

Beispiel 10:

Die nach dem Verfahren von Beispiel 3 hergestellten Fäden wurden vor dem Färben im Zickzack durch und über Walzen geführt, die innerhalb einer geschlossenen Kammer angeordnet waren. Während ihres Durchgangs durch die Kammer wurden die Fäden einem Dampfstrom (Temperatur 85⁰C) einer 1 : 1 Mischung von Tetrachlorkohlenstoff und Äthanol ausgesetzt. Durch diese Behandlung erhielten die Fäden stärkeren Glanz, und ihre Färbbarkeit (Absorptionsfähigkeit für Far.bstoffe) wurde herabgesetzt. Die mikroskopische Prüfung der Fäden zeigte, dass die Hohlräume im wesentlichen verschwunden waren.

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Beispiel 11:

Bin isotaktisch.es Polypropyleniiarz (das gleiche wie im Beispiel 1) wurde mit demselben Spinnapparat wie im Beispiel 1 versponnen, jedoch betrug die Spinntemperatur an der Düse 235⁰C und die Aufwiekelgeschwindigkeit in einem Versuch 350 m/Min. (Zugverhältnis 280) und in einem anderen Versuch 80 m/Mxn. (Zugverhältnis 640)_o In beiden Fällen hatten die erhaltenen ungestreckten Fäden eine monoklinische Kristallstruktur. Die in einer Geschwindigkeit von 350 m/Min, aufgewickelten ungestreckten Fäden hatten eine Dichte von 0,8956, einen Doppelbrechungsindex von 0,007 und einen Orientierungsgrad von 73 #» während die mit einer Geschwindigkeit, von 800 m/Min, aufgewickelten Fäden eine Dichte von 0,8938, einen Doppelbrechungsindex von 0,016 und einen Orientierungsgrad von 92 $ hatten. Diese Proben wurden eine Stunde bei 105 C gereift und in heissem ^ Wasser um das 3>5-fache ihrer ursprünglichen Lange gestreckt. Nach dieser Behandlung waren in den Fäden, die mit 800 m/Min« Geschwindigkeit aufgewickelt worden waren, Hohlräume entstanden, nicht jedoch in den Fäden, die mit 350 m/Mine Geschwindigkeit aufgewickelt worden waren«

Beispiel 12:

Die Fäden von Beispiel 11, die mit 800 m/Min, aufgewickelt, worden waren, konnten wie in Beispiel 4 in tiefen Tönen echt gefärbt werden»

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!Beispiel 13:

Die in Beispiel 2 erhaltenen ungestreckten leaden wurden 30 Hinuten ohne Spannung bei 100, 120 bzw. 140 G wärmebehändeitβ Die Farbstoffabsorptionsfahigkeit (Celliton Fast Red 4Gr), die Wasserabsorptionsfähigkeit und die V/asserspeicherfähigkeit dieser Fasern waren wie folgt:

Wärmebe handlung Temp.0C	Farbstoff/ Fasergew. °J>	Wasserabsorption	Wasser speicherung
100°C	9,32	19,6	5,2
1200C	6,32	10,1	3,1
14Ü°C	1,30	3,7	0,3

Die mikroskopischen Untersuchungen der bei 100 bzw, 120⁰C wärmebehandelteη Fasern zeigten die Bildung von Hohlräumen, während die bei 140 C behandelten Fäden keine Hohlräume enthielten.

.Beispiel 14s

Die Fasern von Beispiel 13, die bei 120⁰C warmebehandelt worden waren, wurden 5 Minuten brei 145°C behandelt, so dass die Hohlräume fast ganz verschwanden.

J3eispiel 15 s

Ein Polypropylenharz mit dem Molekulargewicht 145 und dem Sciunelziraäex T»28 (nach dem Verfahren ASTM-D-1230-

57 TE, jedoch, mit einer Belastung von 5 kg bestimmt), wurde mit demselben Apparat wie in Beispiel 1 versponnen, jedoch betrug die Spinntemperatur an der Düse 280 C, und die Aufwickelgeschwindigkeit war 675 m/Min. (Zugverhältnis 540). Die so erzeugten ungestreckten Fäden hatten, eine Dichte von, 0,886;? und einen Doppelbrechungsindex von 0,009» Ihre kristallinische Struktur war smektisch. Die ungestreckten Fäden wurden auf eine Bobine aufgewickelt und eine Stunde bei 105 C gereift. Nach der Reifung wurden die Faden auf, , 8ü yi> der höchstmöglichen Streckung, bei der die Faser ,_ ■ bricht, gestreckt· jüs trat jedoch keine Hohlraumbildung in den Fasern ein.

Als das gleiche Verfahren, wiederholt wurde, jedoch mit einer Spinntemperatur von 27ü°G, entstanden Fasern mit Hohlräumen gemäss der Erfindung, die eine ausgezeichnete Färbbarkelt hatten»

In diesem Fall hatten die ungestreckten. Fäden eine Dichte von 0,8973 und einen DoppelbreciruEtgsiELdex von 0,018. Ihre kristallinische Struktur war monoklin.

Beispiel 16:

Ein Polypropylenpolymeres (das gleiche wie in Beispiel t) wurde bei 25O°C durch eine Spinndüse mit 24 Löchern (Je 0,8 mm/0) gepresst. Unter der Spinndüse war im Gegensatz zu Beispiel 1 keine erste Kammer vorgesehen, sondern

unten an die Spinndüse schloss sich lediglich ein Teinperaturregelzylinder an« Auf 80 G vorgewärmte Luft wurde in den Temperaturregelzylinder eingeführt. Die versponnenen Fäden wurden nach dem Passieren dieses Zylinders mit einer Geschwindigkeit von 600 m/Min. (Zugverhältnis 430) aufgewickelt. Die so erhaltenen ungestreckten Fäden hatten eine Dichte von 0,8968 und einen DoppeIhrechungsindex von 0,014. Die auf eine Bobine gewickelten Fäden wurden eine Stunde bei 100⁰O gereift und dann in einem mit trockener Wärme arbeitenden Streakzylinder, dessen Inneres auf 12O°C gehalten wurde, um das 3,5-fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckte Dann wurden die Fäden auf eine Bobine gewickelt und 15 Minuten bei 130°C wärmebehandelte In den so behandelten Fäden trat Hohlraumbildung ein« Die strukturierten Fäden konnten mit Celliton Fast Red 4Gr tief gefärbt werden. Die Fasern hatten eine Bruchfestigkeit von 4,5 g/Denier und eine Dehnung von 40$.

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Claims (1)

1. Patenten· prliehe

   1. Polypropylenfaser, £Qkennsolahnet durch dm· Torhanden-Min sahlloeor uutmikroakopiooher, ultrafeiaer, UWr die ganse ?oeer vorteilter ilohlräua··

   C. raaor noch Anspruch 1_t dadurch

   ihr· Abaorptionefäiiickoit für LoBungoaitiel mrnhx mim 25 /« beträgt und dais die Hohlrüune tu felm elad« «■ bei der Betraohtuug tor Faser Ton der Seite mit einem optiaohon Mikroskop uator Dunkalfoldbeleaoixtme leieht 1λ einsalnen auegeanoht «erden iu könne».

   3· Paeer nach Anepruoh 2, dadurch eekennBoiehnet* dft·· die Hohlräun· «ine eolohe Feinheit habea und so etark Über dl« yaser yarteilt SiBd₉ ammm die gaaee ?a»er tob 4er Seite raittele eine· optleohea Hikroekey« unter Dunkelfeldbeleuehtuag bttrmehtett leuehtet·

   4· Verfahren war Heretellung τοα Poljrpropirleexfftden neeh eineei der Torhergehenden Aneprüohe, dadwreh cekenn-••lehnet, dft·· man unge·treckte Folypropylesfäden alt oonoklinieoher Kriatalletruktur und «iner Diehte tob sehr el· 0,900 hereteXlt uad ei· daan etre«kt·

   BAD ORlGINAl.

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   5β Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, dass man ungestreckte Poiypropyienfäden mit monoklinischer Kristallstruktur, einer Dichte von mehr als 0,890 und einem Orientierungsgrad von mehr als 70 ^c/o oder einem Doppelbrechun^sindex von mehr als 0,010 herstellt, die ungestreckten Fäden zur Förderung der Kristallisation einqr .Reifungsbehandlung unterwirft, bis ihre Dichte über 0,900 liegt, und dann die Fäden streckt«

   6β Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Reifungsbehandlung bei einer Temperatur von 20 - 160 0 durchgeführt wird.

   7· Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeich.net, dass die Heifungsbehändlung durchgeführt wird, in dem man die Fäden 30 Minuten bis 1 Stunde bei einer !Temperatur von 100 - 130 Ü in einer Atmosphäre stehen lasst·

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4-7» dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden um mehr als das 1,5-faciie ihrer ursprünglichen IM.nge gestreckt werden.

   9· Faser nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behandlungsmittel von ihr absorbiert ist.

   ORIGINAL INSPECTED

   10. Faser nach Anspruch. 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmittel ein !Farbstoff ist«

   11. Verfahren zur Herstellung von Pasern nach Anspruch oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass man die Fasern mit reaktiven Komponenten tränkt und diese Komponenten im Inneren der Fasern zur Yergrösserung der Molekularabinessungen miteinander reagieren lässt.

   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diazokomponente und eine Kupplungskomponente in und durch die Fasern absorbiert werden und dann die Diazotierung und Kupplung im Inneren der Fasern bewirkt wird.

   13. Verfahren zur Behandlung von Fasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Fasern einer !Behandlung unterwirft, durch die die Hohlräume vermindert, verkleinert oder praktisch beseitigt werden.

   14· Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man vor dieser Behandlung ein iiehandlungsmittel in und von den Fasern absorbieren lasst·

   15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verminderung, Verkleinerung oder Beseitigung der Hohlräume die Fäden mit einem Dampf

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   oder einem organischen Lösungsmittel in Kontakt
   bringt, das Polypropylen quellen oder weichmachen kann·

   β Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Verringerung, Verkleinerung oder Beseitigung der Hohlräume die Fäden mit einem organischen Lösungsmittel tränkt, das Polypropylen quellen oder weichmachen kann, und das Lösungsmittel dann alimählich verdampft.

   17β Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Verringerung, Verkleinerung oder Beseitigung der Hohlräume die Fäden einer Atmosphäre aussetzt, die eine Temperatur von 120 - 160⁰O hat und praktisch frei ist von einem Lösungsmittel für das Polypropylen«

   809811/0932