CS275699B6

CS275699B6 - A method of producing polypropylene fibers

Info

Publication number: CS275699B6
Application number: CS188888A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Ing Javorek; Lubomir Ing Csc Knotek; Peter Ing Michlik; Rudolf Ing Csc Simo; Frantisek Ing Mihaly; Vojtech Ing Krutel; Viliam Ing Csc Beseda
Original assignee: Vyzk Ustav Chem Vlaken
Priority date: 1988-03-23
Filing date: 1988-03-23
Publication date: 1992-03-18
Also published as: CS8801888A2

Abstract

Sposob výroby polypropylénových vláken so· zvýšenou rovnomernostou mechanických vlastností spočívá v kontinuálnom dlžení preparovaných vláken v dvoch stupňoch, pričom v prvom stupni prebieha preddlženie vláken o 4 až 80 % pri rýchlosti v^/m/min/. V druhom stupni prebieha dlženie za tepla rýchlostou Vj/m/min/ na dlžiaci poměr 1 :.2 až 1 : 2,5. Doba zotrvania vláken v dlžiacom poli je taká, že platí vztah uvedený v popise vynálezu.The method of production of polypropylene fibers with increased uniformity of mechanical properties consists in continuous elongation of the prepared fibers in two stages, while in the first stage the fibers are pre-elongated by 4 to 80% at a speed of v^/m/min/. In the second stage, hot stretching takes place at a speed of Vj/m/min/ to a stretching ratio of 1:2 to 1:2.5. The residence time of the fibers in the longitudinal field is such that the relationship given in the description of the invention applies.

Description

Λ CS 275699 B627 CS 275699 B6

Predmetom tohto vynálezu je sposob výroby polypropylénových vláken so zvýšenou rov-nomernostou pevnosti.It is an object of the present invention to provide a process for producing polypropylene fibers with increased strength uniformity.

Jedným z doteraz známých sposobov výroby polypropylénových vláken je káblové dlženiezvázku vláken v diskontinuálnom, alebo kontinuálnem procese. Pri výrobě polypropylénovýchstrižových vláken stalo se káblové dlženie takmer jediným, v praxi používaným spósobom.Značný podřel polypropylénových strižových vláken sa spracováva na netkané vláknité vrst-vy. Rovnoměrnost pevnosti dosahovaná jednostupňovým káblovým dlžením je pre tieto apliká-cie výhovujúca. Pri použití polypropylénových strižových vláken vo výrobě priadzí rovno-měrnost vlastnosti vláken významné ovplyvňuje spracovatelské vlastnosti, ako aj rovnoměr-nost konečného výrobku. Pri používaní polypropylénových strižových vláken pre přípravupriadzí "open - end" postupom pri vysokých otáčkách rotora, resp. pre technológiu "DREF"pri vysokých otáčkách frikčne spriadacich jednotiek je rozhodujúca rovnoměrnost vláken,rovnoměrnost fyzikálno-mechanických vlastností, prejavujúcich sa v dynamických podmienkachnamáhania na tah, ohyb apod. Je zřejmé, že zvýšená rovnoměrnost pevnosti do pretrhu vlákenzároveň poukazuje i na zvýšená rovnoměrnost súvisiacich fyzikálno-mechanických vlastností,ako- slučková pevnost, tažnost a modul pružnosti. Rovnoměrnost týchto fyzikálno-mechanic-kých vlastností sa najčastejšie vyjadřuje variaěným koeficientom, ktorý je vlastně smero-dajnou odchýlkou vyjádřenou relativné ako percento z aritmetického priemeru nameranýchhodn&t.One of the methods known to date for producing polypropylene fibers is the fiber-length cable strand in a discontinuous or continuous process. In the production of polypropylene staple fibers, cable lengthening has become almost the only method used in the art. The substantial support of polypropylene staple fibers is processed into a nonwoven fibrous layer. The uniformity of strength achieved by single-stage cable stretching is satisfactory for these applications. When using polypropylene staple fibers in the manufacture of yarns, the uniformity of the fiber properties significantly affects the processing properties as well as the uniformity of the finished product. When using polypropylene staple fibers for preparation, the open-end process is at high rotor speed and / or speed. for "DREF" technology at high revolutions of friction spinning units, the uniformity of the fibers, the uniformity of the physico-mechanical properties, manifested in dynamic conditions of thrust, bending, etc., are decisive. It is evident that the increased uniformity of the tensile strength also points to the increased uniformity of the related physically mechanical properties such as loop strength, ductility and modulus of elasticity. The uniformity of these physico-mechanical properties is most often expressed by the variable coefficient, which is actually the standard deviation expressed relative to the percentage of the arithmetic mean measured by & t.

Je známe káblové dlženie zvazku polypropylénových vláken v jednom·, alebo viacerýchstupňoch s roznym tepelným režimom. Vyššia teplota dlženia znižuje přitom pnutie vlákenv dlžiacom poli. Všeobecne platí tiež, že so stúpajúcim dlžiacim pomerom stúpa i orientá-cia polymérneho systému vydlženého vlákna, stúpa teda i pevnost do pretrhu tohto anizo-tropného systému.It is known to bundle a bundle of polypropylene fibers in one or more stages with different heat modes. A higher drawing temperature reduces the tension of the fibers in the drawing field. It is also generally accepted that, with increasing lengthening ratio, the orientation of the polymeric fiber fiber system increases as well as the breaking strength of this anisotropic system.

Sprievodným znakom jednosmernej deformácie je tiež znižujúca sa tažnost vláken. Do-teraz využívané aplikácie kladli doraz na určité rozpátie tažnosti vláken, takže dlžiacipoměr sa volil s ohladom na požadovaná tažnost.The accompanying feature of unidirectional deformation is also the decreasing ductility of the fibers. The applications used up to now have put the stop on a certain stretch of fiber ductility, so that the length gauge is chosen with respect to the desired ductility.

Pre požadované nižšie hodnoty tažnosti, napr. pre priadze, resp. vyšších pevnostísa používali vyššie dlžacie poměry, resp. sa využíval druhý stupeň dlženia na dodlžovanievláken na požadovaná tažnost, resp. pevnost, ako uvádza napr. japonská vyložená přihláškavynálezu JP/A/152 810/86, ktorý používá dlžiaci poměr 1 : 6 až 1 : 10 pre dosiahnutie pev-nosti polypropylénových vláken nad 4,'5 cN/dtex. Přitom používá teploty 170 až 190 "c.Nevýhodou je vysoký dlžiaci poměr, resp. vysoká teplota pri dlžení. Podlá čs. autorskéhoosvedčenia č. 238 830 sa dvojstupňovým dlžením pri dlžiacom pomere 4,2 dosahuje tažnost28,4 %, ěo má podobné nevýhody ako predošlý sposob. Niekedy sa druhý stupeň dlženia vy-užívá na úpravu zbytkovej zrážanosti polypropylénových strižových vláken, metodou relaxá-cie vláken pri zvýšenej teplote pod napatím, vyvodeným nízkým dlžiacim pomerom. Pre všetkyuvedené sposoby je potřebné, aby poměr v druhéj zóně bol najviac 1 : 1,5.For the required lower ductility values, eg for yarns, resp. higher fortifications used higher debt ratios, respectively. a second stage of drawing on the fibers was used for the desired ductility, respectively. strength, as disclosed, for example, in Japanese Laid-Open Application JP / A / 152 810/86, which uses a draw ratio of 1: 6 to 1: 10 to achieve a polypropylene fiber strength of above 4.5 cN / dtex. In doing so, it uses temperatures of 170 to 190 ° c. The disadvantage is the high draw ratio, or the high drawing temperature. According to the Czechoslovak authoring certificate No. 238 830, the ductility is 28.4% with a two-fold draw ratio of 4.2, which has similar disadvantages as Sometimes, the second stage of stretching is used to adjust the residual precipitation of polypropylene staple fibers, by the method of relaxation of the fibers at elevated temperature under tension, resulting in a low draw ratio. 1.5.

Nevýhodou uvedených známých sposobov výroby je, že dosiahnutie požadovaných fyzikál-no-mechanických vlastností je založené na používaní vyšších dlžiacich pomerov v jednom,resp. dvoch stupňoch, pričom dlžiaci poměr v druhom stupni je vždy nižší ako v prvom stup-ni, ale teplota v druhom stupni je vždy vyššia ako v prvom stupni. Přitom pre relativnévysoké dlžiace poměry v už prvom stupni sú potřebné pre zníženie pnutia vysoké teplotydlženia. Ďalšou nevýhodou je to, že'při použití dlžiacich pomerov blízkých alebo vyššíchako prirodzený dlžiaci poměr sa zvyšuje poměr pri dlžení a zhoršuje sa rovnoměrnost vlákenvyjádřená například variačným koeficientom pevnosti.A disadvantage of said known manufacturing methods is that the achievement of the desired physical-mechanical properties is based on the use of higher draw ratios in one and the other, respectively. in two stages, the draw ratio in the second stage is always lower than in the first stage, but the temperature in the second stage is always higher than in the first stage. In this case, high temperature elongation is required for the relatively high elongation ratios in the first stage. A further disadvantage is that when using draw ratios close to or higher than the natural draw ratio, the draw ratio increases and fiber uniformity, expressed for example by the variation coefficient of strength, deteriorates.

Uvedené nedostatky rieši sposob výroby polypropylénových vláken so zvýšenou rovno-mernostou pevnosti podlá tohto vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že zvázok právězvláknených polypropylénových vláken, ktoré sú opatřené na svojom povrchu vrstvou prepa-rácie, sa kontinuitne najprv preddlži, a až potom vydlži. Preddlženie sa robí na relativnénízký deformačný stupeň, tj. o 4 až 80 %, výhodné za tepla a rýchlosti v^ v m/min, čím sa CS 275699 B6 zníži prirodzený dlžiaci poměr odvodený z priebehu závislosti pnutia vláken od predlženia.Vlastně dlženie potom prebieha v dynamických podmienkach, pri rýchlosti v2 v m/min na dl-žiaci poměr 1 : 2 až 1 : 2,5 za tepla pri relativné nižších deformačných rýchlostiach da-ných nižším dlžiacim pomerom.The aforementioned drawbacks are solved by a process for producing polypropylene fibers with increased strength uniformity according to the present invention, characterized in that the strand of fiber-reinforced polypropylene fibers which are coated on their surface with a laundering layer is first prolonged before they are extracted. The elongation is made to a relatively low deformation degree, i.e. 4 to 80%, preferably hot and velocity v / m / min, thereby reducing CS 275699 B6 the natural draw ratio derived from fiber tension versus elongation. in dynamic conditions, at a v2 vm / min rate for a longitudinal ratio of 1: 2 to 1: 2.5 under heat at relatively lower strain rates given by a lower draw ratio.

Doba zotrvania vláken v dlžiacom poli závisí od strednej deformačněj rýchlosti, kto-rá je daná vztahomThe residence time of the fibers in the drawing field depends on the mean deformation rate given by the relationship

Takéto technologické podmienky pozitivně vplývajú na rovnoměrnost vláken vyjadrenú variač-ným koeficientom.Such technological conditions have a positive effect on the uniformity of the fibers expressed by the variation coefficient.

Sposobom výroby polypropylénových vláken podlá vynálezu sa dosiahnu požadované fyzi-kálno-mechanické vlastnosti vláken dané dlženim ako sú pevnost, tažnost a s nimi súvisiaceparametre pri technologicky priaznivejších podmienkach, tj. pri nižšom celkovom dlžiacomdeformačnom stupni (preddlženie a dlženie spolu) ako doteraz, pričom rovnoměrnost vlast-nosti vláken daných dlženim sa zvyšuje a variačný koeficient pevnosti sa znižuje. Toto dá-vá předpoklady pre využitie tohto sposobu pri výrobě polypropylénových strižových vlákenna priadze s progresívnymi spracovatelskými technológiami. Příklad 1By producing the polypropylene fibers according to the invention, the desired physical-mechanical properties of the fibers are achieved by the lengthening, such as strength, ductility, and related parameters under more favorable conditions, i.e., lower total deformation stage (elongation and extension together), while the uniformity of the soil The strength of the fibers given by the drawing increases and the coefficient of variation of the strength decreases. This makes it possible to use this method in the production of polypropylene staple fiber yarns with progressive processing technologies. Example 1

Právě zvláknené polypropylénové vlákna tvoriace zvazok 40 000 vláken preparovanévodnou emulziou etoxilovaných mastných kyselin sa pri rýchlosti 45 m/min preddlžili axiál-nou tahovou silou vyvinutou dlžiacimi galetami o 4 % a následné sa dlžili na dlžiaci poměr1 : 2,3 pri teplote 150 'C, takže celkový dlžiaci poměr bol 1 : 2,4. Hodnota výrazu [fvi + v2) /36°J -1 je 2,33, čo zodpovedá podmienke podlá predmetu vynálezu odvodenej od toho, aby čas zotrva-nia vláken pri zvýšenej teplote v dlžiacej zóně bol dostatočný'. Získané vlákna mali jednot-ková dlžkovú hmotnost 1,62 dtex, pevnost do pretrhu 4,9 cN/dtex, tažnost 46 % a variačnýkoeficient pevnosti 10,5 %, tažnosti 17,8 %.The spun polypropylene fibers forming a bundle of 40,000 fibers by the ethoxylated fatty acid emulsion emulsion were elongated at 45 m / min by an axial tensile force exerted by the galetes of 4% and were subsequently drawn to a draw ratio of 1: 2.3 at 150 ° C. so the total draw ratio was 1: 2.4. The value of the expression [fvi + v2) / 36 ° J -1 is 2.33, which corresponds to the condition of the invention derived from the sufficient residence time of the fibers at the elevated temperature in the drawing zone. The fibers obtained had a unit length weight of 1.62 dtex, a breaking strength of 4.9 cN / dtex, a ductility of 46% and a coefficient of variation of strength of 10.5%, a ductility of 17.8%.

Pre porovnanie boli zhodné nedlžené vlákna spracované běžným sposobom pri rýchlosti 23.8 m/min dlžené v I. stupni o 282 % a následné na to sa dodlžili pri dlžiacom pomere1 : 1,1 pri teplote 150 "C, takže celkový dlžiaci poměr bol 1 : 4,2. Získané vlákna mali jednotková dlžková hmotnost 1,68 dtex, pevnost do pretrhu 5,1 cN//dtex, tažnost 55,9 %, variačný koeficient pevnosti 20,7 % a tažnosti 30,1 %.For comparison, the matched non-elongated fibers were processed by a conventional method at a rate of 23.8 m / min in stage I of 282% and subsequently extended at a length ratio of 1: 1.1 at 150 ° C so that the total draw ratio was 1: 4 The fibers obtained had a unit length weight of 1.68 dtex, a breaking strength of 5.1 cN // dtex, a ductility of 55.9%, a coefficient of variation of strength of 20.7% and a ductility of 30.1%.

Na dosiahnutie zrovnatelných vlastností vydlžených vláken bol podlá vynálezu použitýnižší celkový dlžiaci poměr a dosiahla sa vyššia rovnoměrnost vláken. Příklad 2According to the invention, a lower overall draw ratio has been used to achieve comparable properties of the pulled fibers and a higher fiber uniformity has been achieved. Example 2

Právě zvláknené polypropylénové vlákna tvoriace zvazok 80 000 napreparovaných vlákensa v kábli pri rýchlosti 30 m/min predlžili o 52 % a následné dlžili na dlžiaci poměr1 : 2,38 pri teplote 138 "C, takže celkový dlžiaci poměr bol 1 : 3,62. Hodnota výrazuv nerovnosti podlá vynálezu bola 2,34. Získané vlákna mali jednotková dlžková hmotnost1,72 dtex, relatívnu pevnost 5,2 cN/dtex, tažnost 35,7 %, variačný koeficient pevnosti 12.9 % a tažnosti 16,5 %.Just spun polypropylene fibers forming a bundle of 80,000 pre-treated fibers in the cable at a speed of 30 m / min increased by 52% and subsequently owed a draw ratio of 1: 2.38 at 138 ° C, so that the total draw ratio was 1: 3.62. The result of the unevenness of the invention was 2.34 The fibers obtained had a unit length weight of 1.72 dtex, a relative strength of 5.2 cN / dtex, a ductility of 35.7%, a coefficient of variation of strength of 12.9% and a ductility of 16.5%.

Pre porovnanie boli tie isté nedlžené vlákna pri rýchlosti 23,8 m/min dlžené v I.stupni o 250 % a následné dodlžené pri dlžiacom pomere 1 : 1,2 pri teplote v oboch zónách140 ’c, takže celkový dlžiaci poměr bol 1 : 4,2. Získané vlákna mali jednotková dlžkováFor comparison, the same undrawn fibers at a speed of 23.8 m / min were stretched by 250% in the first stage, followed by a stretch ratio of 1: 1.2 at a temperature in both zones of 140 ° C, so that the total draw ratio was 1: 4 , 2. The fibers obtained had unit lengths

Claims

PATENT CLAIMS

A process for the production of polypropylene fibers with increased strength uniformity by continuous drawing of a just spun bundle of prepared fibers, characterized in that the fiber bundle is first elongated by 4 to 80% at a speed in m / min and subsequently hot drawn at a speed of ₂ m / min per drawing length. a ratio of 1: 2 to 1: 2,5, the residence time of the fibers in the elongation field being dependent on the mean strain rate and being such that:.