LU84944A1 - PROCESS FOR PRODUCING POLYPROPYLENE FIBERS - Google Patents
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Description
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PROCEDE DE FABRICATION DE FIBRES DE POLYPROPYLENEPROCESS FOR PRODUCING POLYPROPYLENE FIBERS
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de fibres de polypropylène ayant des propriétés d'étirage à la sortie de la filière, nettement améliorées par rapport à ce qui est actuellement rencontré.The present invention relates to a process for manufacturing polypropylene fibers having drawing properties at the outlet of the die, significantly improved compared to what is currently encountered.
Il est bien connu que les fibres de polypropylène ont depuis plusieurs années de nombreuses applications, comme notamment les tissus non tissés, les tapis et autres analogues.It is well known that polypropylene fibers have had many applications for several years, such as non-woven fabrics, carpets and the like.
Dans les procédés usuels de fabrication de fibres, on introduit le polypropylène à l'état fondu dans une filière â plaques, comportant un nombre élevé d'orifices entre 2000 et 20000 environ. Le polypropylène est introduit dans cette filière afin de lui donner la forme de fils. Ces fils sont ensuite étirés en continu dans un four disposé horizontalement et chauffé entre 90 et 160°C. Les taux d'étirage normalement pratiqués se situent entre 100 et 300%. Il est également bien connu qu'un faible taux d'étirage produira une fibre avec une élongation résiduelle élevée, mais nécessite également d'entrer dans le four horizontal avec un fil de diamètre plus fin pour arriver au nombre de deniers souhaité, ce qui nécessite un étirage plus important de la matière à la sortie de la filière à plaques.In the usual fiber manufacturing processes, polypropylene is introduced in the molten state into a plate die, having a high number of orifices between 2000 and 20000 approximately. Polypropylene is introduced into this die in order to give it the form of threads. These wires are then drawn continuously in an oven arranged horizontally and heated between 90 and 160 ° C. The drawing rates normally practiced are between 100 and 300%. It is also well known that a low draw rate will produce a fiber with a high residual elongation, but also requires entering the horizontal oven with a wire of finer diameter to arrive at the desired number of deniers, which requires greater drawing of the material at the outlet of the plate die.
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Les propriétés d'étirage des fils traversant ces orifices dépendent notamment de la nature à l'état fondu des fils du polypropylène et en particulier de la dispersion du poids moléculaire de celui-ci. De plus, les fibres peuvent être étirées soit vers le haut, soit vers le bas, selon le procédé choisi, ou encore selon la vitesse de défilement choisie, les plus grandes vitesses étant atteintes en étirage vers le bas.The drawing properties of the threads passing through these orifices depend in particular on the nature in the molten state of the polypropylene threads and in particular on the dispersion of the molecular weight thereof. In addition, the fibers can be drawn either upwards or downwards, according to the method chosen, or alternatively according to the speed of travel chosen, the highest speeds being reached in drawing downwards.
A l'heure actuelle, les polypropylènes utilisés dans la fabrication des fibres ne présentent pas une viscosité élongationnelle suffisante, c'est-à-dire une viscosité telle qu'il y a possibilité de former un fil à grande vitesse avec le matériau fondu, et qui permette d'étirer ce fil de manière adéquate afin d'obtenir des fibres de 1,5 denier, dans le cas d'un étirage vers le haut, à une vitesse d'environ 50m/minute.At present, the polypropylenes used in the manufacture of fibers do not have a sufficient elongational viscosity, that is to say a viscosity such that it is possible to form a wire at high speed with the molten material, and which allows this thread to be stretched adequately in order to obtain fibers of 1.5 denier, in the case of upward drawing, at a speed of approximately 50 m / minute.
Dans le cas d'un étirage vers le bas, les polypropylènes usuels ne permettent pas d'atteindre des vitesses de défilement élevées, de l'ordre de 500 m/minute.In the case of a downward stretch, the usual polypropylenes do not make it possible to achieve high running speeds, of the order of 500 m / minute.
En vue de pallier cet inconvénient, on a déjà proposé d'introduire des peroxydes dans les compositions de polypropylène. Cependant, ce procédé n'a pas conduit à des résultats favorables en cas d'étirage vers le haut, car la viscosité de la composition était bien trop basse pour pouvoir en former un fil. De plus, la matière contenant ces péroxydes est partiellement dégradée, c'est-à-dire qu'elle a en particulier un indice d'écoulement élevé et une viscosité très faible, ce qui n'est pas toujours intéressant pour certaines applications ultérieures.In order to overcome this drawback, it has already been proposed to introduce peroxides into the polypropylene compositions. However, this process did not lead to favorable results in the case of upward stretching, since the viscosity of the composition was far too low to be able to form a yarn. In addition, the material containing these peroxides is partially degraded, that is to say that it has in particular a high flow index and a very low viscosity, which is not always advantageous for certain subsequent applications.
Il existe donc un besoin pour un procédé de fabrication de fibres de polypropylène ayant des propriétés d'étirage améliorées.There is therefore a need for a process for manufacturing polypropylene fibers having improved drawing properties.
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La présente invention a d'abord pour but de remédier aux inconvénients énoncés ci-dessus.The present invention firstly aims to remedy the drawbacks set out above.
Elle a pour objet un procédé de fabrication de fibres de polypropy-lène qui permette une extrusion aisée des fils vers le haut ou vers le bas, tout en conservant aux fibres une élongation résiduelle acceptable.It relates to a process for manufacturing polypropylene fibers which allows easy extrusion of the threads upwards or downwards, while retaining the fibers an acceptable residual elongation.
En particulier, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication de fibres de polypropylène à bas denier généralement compris entre 5 et 1 denier.In particular, the subject of the present invention is a process for the manufacture of low denier polypropylene fibers generally between 5 and 1 denier.
Le procédé de la présente invention pour la fabrication de fibres de polypropylène à propriétés d'étirage améliorées est caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans du polypropylène de 0,01 à 0,5% en poids basé sur le poids de polypropylène, d'isocyanurate de tris (3,5-di-t-butyl- 4-hydroxybenzyl), et d'effectuer l'extrusion à une température comprise entre 220°C et 280°C.The process of the present invention for the manufacture of polypropylene fibers with improved drawing properties is characterized in that it consists in introducing into polypropylene from 0.01 to 0.5% by weight based on the weight of polypropylene, of tris isocyanurate (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl), and carrying out the extrusion at a temperature between 220 ° C. and 280 ° C.
Le polypropylène utilisé dans le procédé de l'invention est un homopolymère cristallin de propylène, pouvant éventuellement contenir des agents nucléants. Ce polypropylène cristallin est obtenu par polymérisation en présence d'un catalyseur stéréospécifique.The polypropylene used in the process of the invention is a crystalline homopolymer of propylene, which may optionally contain nucleating agents. This crystalline polypropylene is obtained by polymerization in the presence of a stereospecific catalyst.
On a remarqué d'une manière inattendue que si l'on introduit de 0,01 à 0,5% en poids de 1,3,5-triazine-2,4,6-(lH, 3H, 5H)-trione, -1,3,5-tris-3,5 bis(l,l-diméthyléthyle)-4-hydroxyphényle-méthyle, plus communément appelé isocyanurate de tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl), les propriétés de viscosité élongationnelle du polymère sont nettement améliorées, que l'on effectue l'étirage des fils extrudés vers le bas ou vers le haut.It has been noticed unexpectedly that if 0.01 to 0.5% by weight of 1,3,5-triazine-2,4,6- (1H, 3H, 5H) -trione are introduced, -1,3,5-tris-3,5 bis (1,1-dimethylethyl) -4-hydroxyphenyl-methyl, more commonly called tris isocyanurate (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl), properties of elongational viscosity of the polymer are markedly improved, whether the drawing of the extruded wires is carried out downwards or upwards.
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On a cependant remarqué que les meilleurs résultats étaient obte-, nus lorsqu'on utilisait de 0,05 à 0,2% en poids de ce composé.It has however been noted that the best results are obtained when 0.05 to 0.2% by weight of this compound is used.
Lorsque l'on utilise des quantités inférieures à 0,01% en poids par rapport au polypropylène, on ne remarque aucun effet significatif; d'autre part, l'utilisation de quantités supérieures à 0,5% en poids n'apporte pas de bénéfice supplémentaire.When using amounts less than 0.01% by weight relative to the polypropylene, no significant effect is noticed; on the other hand, the use of amounts greater than 0.5% by weight does not bring any additional benefit.
Lorsque l'on a effectué un étirage des fils extrudés vers le haut, on est parvenu à former des fibres de 3 deniers ayant une élongation résiduelle aussi élevée que 250% et des fibres de 1,5 denier ayant encore une élongation de 100%, ce qui est totalement inattendu, compte tenu du fait que ce résultat est obtenu avec des orifices de la filière d'extrusion ayant un rapport L/D de 2, car avec des compositions usuelles extrudées sur ces mêmes plaques, donc ayant le même L/D, on obtient de nombreuses ruptures de fil à cet étirage.When the extruded wires were drawn upwards, we managed to form 3-denier fibers having a residual elongation as high as 250% and 1.5-denier fibers still having an elongation of 100%, which is completely unexpected, taking into account the fact that this result is obtained with orifices of the extrusion die having a L / D ratio of 2, because with usual compositions extruded on these same plates, therefore having the same L / D, many wire breaks are obtained at this stretching.
Bien que l'on ne soit pas lié par la théorie avancée, on peut cependant supposer que l'introduction d'un composé tel l'isocyanurate de tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) a une influence sur la dispersion du poids moléculaire du polypropylène. De plus, ce composé permet de contrO-- 1er la dite dispersion au moyen de la température à laquelle on amène la matière qui doit être traitée dans la filière.Although we are not bound by the advanced theory, we can however suppose that the introduction of a compound such as tris isocyanurate (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) has an influence. on the dispersion of the molecular weight of polypropylene. In addition, this compound enables said dispersion to be controlled by means of the temperature at which the material which is to be treated in the die is brought.
On a d'ailleurs constaté que l'on pouvait réaliser le procédé de l'invention lorsque l'on extrude la matière dans la filière à une température comprise entre 220 et 280°C. Plus particulièrement, lorsque l'on effectue un étirage des fils extrudés vers le haut, on réalise l'extrusion à une température comprise entre 220 et 250°C, de préférence comprise entre - 5 - 230 et 250°C, tandis que lorsqu'on effectue un étirage vers le bas, on réalise l'extrusion à une température comprise entre 220 et 280°C, de préférence comprise entre 230 et 260°C. Les basses températures sont généralement utilisées pour fabriquer des fibres de denier élevé.It has also been found that the process of the invention can be carried out when the material is extruded in the die at a temperature between 220 and 280 ° C. More particularly, when the extruded wires are drawn upwards, the extrusion is carried out at a temperature between 220 and 250 ° C, preferably between - 230 and 250 ° C, while when a stretching down is carried out, the extrusion is carried out at a temperature between 220 and 280 ° C., preferably between 230 and 260 ° C. Low temperatures are generally used to make high denier fibers.
Les exemples suivants sont donnés afin de mieux illustrer le procédé de la présente invention, mais sans pour autant en limiter la portée. Exemple 1The following examples are given in order to better illustrate the process of the present invention, but without limiting its scope. Example 1
On a introduit 0,15 partie en poids d'isocyanurate de tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) dans 100 parties d'un homopolymère de propylène ayant un indice d'écoulement de 25g/10 min mesuré à 230°C sous une pression de 2,16 kg selon la méthode ASTM 0-1238.0.15 parts by weight of tris isocyanurate (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) was introduced into 100 parts of a propylene homopolymer having a flow index of 25 g / 10 min measured at 230 ° C under a pressure of 2.16 kg according to the ASTM 0-1238 method.
On a ensuite introduit ce mélange dans une filière d'extrusion à une température de 230°C. Les fibres les plus fines que l'on a obtenues avaient 3 deniers, en étirage vers le haut, à une vitesse de 50 m/minute, et une élongation résiduelle de 100%. Le rapport L/D des orifices de la plaque de la filière était de 2.This mixture was then introduced into an extrusion die at a temperature of 230 ° C. The finest fibers obtained were 3 denier, stretched upwards, at a speed of 50 m / minute, and a residual elongation of 100%. The L / D ratio of the die plate holes was 2.
A titre de comparaison, on a passé un polypropylène contenant 0,05% d'un pèroxyde usuel. Avec ce polypropylène il n'a jamais été possible, en étirant vers le haut, d'obtenir des fibres de 3 deniers.By way of comparison, a polypropylene containing 0.05% of a usual hydroxide was passed. With this polypropylene it has never been possible, by stretching upwards, to obtain 3-denier fibers.
Exemple 2Example 2
On a introduit 0,05 parties en poids d'isocyanurate de tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) dans 100 parties du polypropylène utilisé dans l'exemple 1.0.05 parts by weight of tris isocyanurate (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) was introduced into 100 parts of the polypropylene used in Example 1.
On a ensuite introduit ce mélange dans une filière d'extrusion à une température de 250°C. On a ainsi fabriqué par étirage vers le haut, àThis mixture was then introduced into an extrusion die at a temperature of 250 ° C. We thus manufactured by stretching upwards,
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