ISSN 1318-0010
KZLTET 32(1-2)386(1998)
PP FILAMENTNE PREJE IZDELANE Z DODATKOM
LOJEVCA
PP FILAMENT YARNS SPUN WITH THE ADDITION OF TALC ANDREJ DEM[AR, F. SLUGA
Univerza v Ljubijani, Naravoslovnotehni{ka fakulteta, Oddelek za tekstilstvo, Sne'ni{ka 5, 1000 Ljubljana
Prejem rokopisa - received: 1997-10-01; sprejem za objavo - accepted for publication: 1997-12-19
V raziskavi smo kot dodatek pri izdelavi polipropilenskih filamentnih prej na laboratorijski predilno - raztezalni napravi uporabili lojevec, mineral magnezijevega silikata. Namen raziskave je bil ugotoviti vpliv dodatka lojevca PP polimeru na predilni proces ter na tekstilne in mehanske lastnosti izdelanih filamentnih prej. Klju~ne besede: polipropilen, dodatki, lojevec, predenje iz taline
In present study, talc the mineral of magnesium silicate was used as an additive in the spinning of polypropylene filament yarns on a laboratory spin-draw device. The objective of the study was to investigate the influence of the addition of talc to the polypropylene polymer on the spinning process and on the properties of produced filament yarns. Key words: polypropylene, additives, talc, melt spinning
1	UVOD
Polipropilen (PP) je termoplasti~ni polimer, ki ne navzema vlage, ima nizko gostoto (je la 'j i od vode), je odporen na razli~ne kemikalije, ima nizko toplotno prevodnost, ne dra'i ko'e itd. Prav zaradi teh, njemu lastnih lastnosti, se PP v zadnjem ~asu kot polimer vedno bo[j uveljavlja na razli~nih podro~jih, npr. za vlakna, trakove, razli~ne brizgane izdelke ter osvaja nova tr'i{~a na ra~un drugih polimerov1. Zaradi tega je v industriji polipropilenskih vlaken mo~no izra'ena te'nja po pove~ani produktivnosti ter izbolj{anju nekaterih mehanskih lastnosti PP vlaken kot sta trdnost in modul elasti~nosti. Vi{jo produktivnost in u~inkovitost procesa talilnega predenja ter izboljlanje mehanskih lastnosti polipropilenskih vlaken in prej lahko med drugim dose'emo tudi z dodatkom razli~nih aditivov v polimer.
V tej raziskavi je bil kot dodatek v procesu talilnega predenja polipropilenskih vlaken na laboratorijski predilno raztezalni napravi uporabljen lojevec (talk), mineral magnezijevega silikata2. Cilj raziskave je bil ugotoviti vpliv dodatka lojevca v PP polimer na sam proces predenja iz taline ter na tekstilne in mehanske lastnosti izdelanih filamentnih prej.
2	EKSPERIMENTALNI DEL
PP filamentne preje so bile izdelane iz PP ho-mopolimera Hostalen PPN proizvajalca Hoechst. To je polimer z nizkim indeksom talilnega te~enja (MFI = 2g/10min). Proces predenja iz talineje potekal na laboratorijski predilno raztezalni napravi firme Extrusion Systems Ltd. Lojevec (v razmerju PP/lojevec: 100/0, 98/1, 96/2, 97/3 in 96/4) je bil dodan polimeru v polnilni coni ekstruderja pred taljenjem polimera. Monofilamentna preja je bila navita na navijalni napravi firme Lessona ter nato raztezana v naknadnem razteznem preoblikovanju
KOVINE, ZLITINE, TEHNOLOGIJE 32 (1998) 1-2
na Zimmerjevi raztezalni napravi pri temperaturi 70°C ter razteznem razmerju 3,92. Pogoji predenja iz taline in naknadnega razteznega preoblikovanja so podani v tabeli 1.
Analizirane so bile tekstilne in mehanske lastnosti izdelanih monofilamentnih prej (dol'inska masa, pretr'na sila, pretr'ni raztezek in modul elasti~nosti) in termi~ne lastnosti (temperatura tali{~a) izdelanih filamentnih prej.
Tabela 1: Pogoji predenja in raztezanja Table 1: Spinning and drawing conditions
PP polimer Hostalen MFI (230°C/2,16 kg)		PPN 1060F (Hoechst) 2 (g/10 min)
Dodatek		Lojevec (1,2,3 in 4%)
Povpre~na velikost delcev		7 x 10-6 m
Predilna {oba		1 / 0,4 mm
Temp. ekstruderja	1.	240°C
	2.	240°C
	3.	240°C
Temp. predilne ~rpalke		285°C
Temp. {obnega paketa	1.	285°C
	2.	285°C
Temp. predilnega ja{ka		2°C
Hitrost galete		60 m/min
Navijalna hitrost		165 m/min
Raztezno preoblikovanje		I = 3,92; T = 70°C
3 REZULTATI Z RAZPRAVO
Rezultati tekstilno mehanskih analiz, tj. dol'inska masa, pretr'na sila in pretr'ni raztezek, specifi~na pretr'na napetost in modul elasti~nosti ter tali{~a vzorcev, so podani v tabeli 2.
Iz rezultatov, zbranih v tabeli 2, je razvidno, da se dol'inska masa vzorcev pri 1 in 2% dodatku lojevca zni'a, pri 3% dodatku pa je enaka glede na vzorec brez
117
A. DEM[AR, F. SLUGA: PP FILAMENTNE PREJE IZDELANE Z DODATKOM
dodatka. Najvi{jo vrednost dol' inske mase ima vzorec s 4% dodatkom lojevca. Odvisnost dol'inske mase od masnega dele'a lojevca v polimeru je enaka tako pri raztezanih kot tudi pri neraztezanih vzorcih.
Tabela 2: Podane so tekstilno-mehanske lastnosti vzorcev (dolinska masa, pretrna sila in pretrni raztezek, specifi~na pretrna napetost in modul elasti~nosti) ter temperature tali{~ vzorcev. Vzorci so ozna~eni glede na uteni dele' dodanega lojevca (od 0 do 4%) ter glede na to, ali so bili naknadno raztezno preoblikovani (R) ali ne (N) Table 2: The textile mechanical properties (linear density, breaking force and extension at break, specific stress and elasticity modulus) and melting temperatures of samples are listed. The samples are designated depending on the fraction of talc in the polymer (from 0 to 4) and depending if they were drawn (R) or not (N)
	finost	Fpr	s	e	Tm	Eo
	(dtex)	cN	cN/dtex	%	°C	GPa
0 N	101	71,08	0,7	726,5	161,1	0,10
1 N	95,7	86,61	0,91	729,6	164,34	0,14
2 N	94,8	86,85	0,92	750,1	163,28	0,14
3 N	101,3	74,5	0,74	679,6	162,94	0,11
4 N	104,5	69,68	0,67	632,2	162,16	0,12
0 R	30	92,28	3,08	133	161,4	1,72
1 R	25	88,35	3,84	126,1	162,76	1,42
2 R	25	88,52	3,54	124,8	162,56	1,35
3 R	27	84,33	3,12	110,1	162,5	1,42
4 R	33	83,46	2,53	126	162,48	1,05
Odvisnost specifi~ne pretr'ne napetosti od masnega dele'a lojevca v polimeru prikazuje slika 1. Vidimo, da je specifi~na pretr'na napetost pri vzorcih z 1, 2 in 3% dodatkom lojevca vi{ja od specifi~ne pretr'ne napetosti vzorca brez tega dodatka. Najvi{jo vrednost specifi~ne pretr'ne napetosti ima pri neraztezanih vzorcih vzorec z 2% dodatkom lojevca, pri raztezanih pa vzorec z 1% dodanega lojevca. Najni'jo specifi~no pretr'no napetost ima vzorec s 4% dodatkom lojevca. Odvisnost specifi~ne pretr'ne napetosti od masnega dele'a lojevca v polimeru je pri obeh skupinah vzorcev, tako raztezanih kot neraztezanih, enaka.
Preostali raztezek je v skupini neraztezanih vzorcev pri vzorcih z 1 in 2% dele'em lojevca vi{ji, pri 3 in 4% dodatku lojevca pa ni'ji glede na vzorec brez dodatka lojevca. Med neraztezanimi vzorci ima najni'ji raztezek vzorec s 4% dodatkom lojevca. Pri raztezanih vzorcih se preostali raztezek z zvi{evanjem dele'a lojevca zni'uje, le pri vzorcu s 4% lojevca se raztezek pove~a glede na vzorec s 3% dodatkom lojevca.
Modul elasti~nosti neraztezanih vzorcev se z dodatkom lojevca zvi{a. Najvi{ji modul imata v tej skupini vzorcev vzorca z 1 in 2% dodanega lojevca. Obratno pa se pri raztezanih vzorcih modul elasti~nosti vzorcev z ve~anjem dele'a lojevca v polimeru zni'uje.
Vpliv dodatka lojevca na tali{~e vzorcev je podoben pri obeh skupinah. Tako pri neraztezanih kot pri
Slika 1: Odvisnost specifi~ne pretr'ne napetosti vzorcev od masnega dele'a lojevca v polimeru
Figure 1: The influence of percentage of talc added on specific stress of samples
raztezanih vzorcih se z dodatkom lojevca temperatura tali{~a zvi{a. Najvi{jo temperaturo tali{~a ima v obeh primerih vzorec z 1% dodanega lojevca.
4	SKLEP
Na podlagi rezultatov raziskave lahko sklenemo, da je na obstoje~i laboratorijski predilno - raztezalni napravi mo'no izdelati PP vlakna z dodatkom lojevca.
Iz temperatur tali{~ vzorcev lahko sklepamo, da deluje lojevec kot nukleator v fazi ohlajanja in kristalizacije polimera, kajti temperature tali{~ vzorcev z dodatkom lojevca so vi {je od vzorcev brez dodatka. Najvišjo temperaturo tali{~a ima vzorec z 1% dodanega lojevca.
Mehanska analiza je pokazala, da lahko z dodatkom lojevca v polimer zvi{amo specifi~no pretr'no napetost tako raztezanih kot neraztezanih vzorcev. Najbolj se zvi{a specifi~na pretr'na napetost vzorcev z 1% dodanega lojevca.
Ti rezultati so prvi izsledki raziskave o vplivu razli~nih dodatkov na mehanske in strukturne lastnosti PP polimera. Nadaljnje delo nam bo omogo~ilo celoviteje opisati in oceniti vpliv razli~nih dodatkov na sam proces predenja PP vlaken ter na njihove kon~ne lastnosti.
5	LITERATURA
1	M. Ahmed: Textile Science and Technology; Polypropylene Fibres -Science and Technology; Elsevier Scientific Publishing Company, 1982
2	Lisy F., Hiltner A., Baer E., PolimerPreprints, 32 (1991) 21-22
134
KOVINE, ZLITINE, TEHNOLOGIJE 32 (1998) 1-2