DE102022128821A1

DE102022128821A1 - Beschichtete anorganische Filamente und ihre Herstellung

Info

Publication number: DE102022128821A1
Application number: DE102022128821.8A
Authority: DE
Inventors: Shawn Lim; Philipp Klaus Werner Picard; Pramod Ravichandran; Richard Haas; Alexander Lüking; Robert Brüll; Gert Boven; Robert Russel Gallucci; Maria Soliman; Robbert Duchateau; Nikhil K. E. Verghese; Gerard Jan Eduard Biemond; Rob Donners
Original assignee: Fibrecoat GmbH
Current assignee: Fibrecoat GmbH
Priority date: 2022-10-31
Filing date: 2022-10-31
Publication date: 2024-05-02
Also published as: WO2024094684A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein beschichtetes Filament, das ein anorganisches Filament und eine Polymerzusammensetzung umfasst, die ein thermoplastisches Polymer umfasst, wobei die Polymerzusammensetzung in direktem Kontakt mit dem Filament steht, wobei das beschichtete Filament eine Länge von 100 mm oder mehr aufweist. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Filaments, das die folgenden Schritte umfasst: a. Herstellen eines unbeschichteten anorganischen Filaments aus einer anorganischen Schmelze, vorzugsweise eines unbeschichteten Glasfilaments; b. Bereitstellen einer geschmolzenen Polymerzusammensetzung, die ein thermoplastisches Polymer umfasst; c. Aufbringen der geschmolzenen Polymerzusammensetzung auf das unbeschichtete anorganische Filament, vorzugsweise unter Verwendung einer Walzdüse, einer Vorhangbeschichtungsdüse oder einer Schlitzdüse, und Erstarrenlassen der geschmolzenen Polymerzusammensetzung und d. Erhalten eines beschichteten Filaments, das ein anorganisches Filament umfasst, das mit der Polymerzusammensetzung beschichtet ist und wobei das anorganische Filament in direktem Kontakt mit der Polymerzusammensetzung steht, und el. Schneiden des beschichteten Filaments in Stücke mit einer Länge von 100 mm oder mehr, oder e2. Bündeln einer Vielzahl der beschichteten Filamente zu einem Filamentbündel oder einem Garn und gegebenenfalls Schneiden des Filamentbündels oder Garns in Stücke mit einer Länge von 100 mm oder mehr.

Description

Hintergrund
Es gibt verschiedene Verfahren zur Herstellung von anorganischen Fasern, die mit organischem Material als Substrat beschichtet werden, z. B. Tauchbeschichtungsverfahren, vordosierte Beschichtungsverfahren oder Vorhangbeschichtungsverfahren.
Bei der vordosierten Beschichtung wird die Beschichtungsflüssigkeit zwischen der Düse und dem Substrat gepresst. Dies führt zu Scherkräften, die auf das Substrat wirken. Bei der Inline-Beschichtung von Filamenten führt dies zu Filamentbrüchen bei hohen Geschwindigkeiten.
Bei der Vorhangbeschichtung sind die Richtung des Flüssigkeitsstroms und die Bewegung der Fasern nicht aufeinander abgestimmt. Dies führt zu einer sofortigen Änderung der Fließrichtung der zur Beschichtung verwendeten Flüssigkeit. Das Ergebnis sind hohe Reynoldszahlen und damit eine turbulente Strömung. Diese turbulente Strömung ist nicht auf die Bewegung der Filamente abgestimmt und kann nicht kontrolliert werden, was zu Tröpfchenbildung in der Flüssigkeit und Lufteintrag an der Kontaktstelle führt.
Das Gleiche gilt für die Tauchbeschichtung.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Probleme zu beheben.
Zusammenfassung
Die Erfindung wird durch den Gegenstand der beigefügten Ansprüche definiert.
Offenbart ist ein beschichtetes Filament, das ein anorganisches Filament und eine Polymerzusammensetzung umfasst, die ein thermoplastisches Polymer umfasst, wobei die Polymerzusammensetzung in direktem Kontakt mit dem Filament steht, wobei das beschichtete Filament eine Länge von 100 mm oder mehr aufweist.
Da die Polymerzusammensetzung in direktem Kontakt mit dem Filament steht, bedeutet dies, dass zwischen der Oberfläche des anorganischen Filaments und der Beschichtungsschicht keine Komponenten vorhanden sind, d. h. es gibt keine Haftvermittler, Schlichten oder ähnliche Verbindungen zwischen der Polymerzusammensetzung und dem anorganischen Filament. In der Regel werden zunächst Haftvermittler oder Schlichtemittel auf das anorganische Filament aufgebracht, bevor es mit einer Polymerzusammensetzung beschichtet wird.
Das nachstehend beschriebene Verfahren macht Beschichtungen mit Haftvermittlern oder dergleichen zwischen dem anorganischen Filament und der Polymerzusammensetzung überflüssig.
Der anorganische Faden kann ein mineralisches Material sein, z. B., technische Gläser (elektrische Gläser (E-Gläser, Alumino-Borsilikat-Gläser mit weniger als 1 Gew.-% Alkalioxiden); A-Gläser (Alkali-Kalk-Gläser mit wenig bis keinem Boroxid); AR-Gläser; elektrisch/chemische Widerstandsgläser (E-CR-Gläser, Alumino-Kalk-Silikat-Gläser mit weniger als 1 Gew.-% Alkalioxiden und mit hoher Säurebeständigkeit); C-Gläser (Alkali-Kalk-Gläser mit hohem Boroxidgehalt, auch T-Gläser)% Alkalioxide und mit hoher Säurebeständigkeit); C-Gläser (Alkali-Kalk-Gläser mit hohem Boroxidanteil, auch T-Gläser); D-Gläser (Borosilicatgläser mit niedriger Dielektrizitätskonstante); R-Gläser (Aluminosilicatgläser ohne MgO und CaO); S-Gläser (Aluminosilicatgläser ohne CaO, aber mit hohem MgO-Gehalt); M-Gläser; oder Basalt; Kaolin; Erdalkalisilicat (AES, Kombination aus CaO, MgO und SiO₂); feuerfeste keramische Fasern (RCF, auch Aluminosilicat, ASW); polykristalline Wolle (PCW, enthält über 70 % Aluminiumoxid); Tonerde; metallische Werkstoffe (Stahllegierungen, Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Platinlegierungen und reines Platin, insbesondere Legierungen mit Rhodium).
Bevorzugte anorganische Filamente sind Glasfasern, E-Gläser oder E-CR-Gläser.
Die Polymerzusammensetzung umfasst ein thermoplastisches Polymer, beispielsweise in einer Menge von mindestens 95 Gew.-%, beispielsweise in einer Menge von mindestens 96 Gew.- %, vorzugsweise in einer Menge von mindestens 97 Gew.-%, beispielsweise in einer Menge von mindestens 98,5 Gew.-%, bezogen auf die Polymerzusammensetzung, und kann gegebenenfalls Additive enthalten, beispielsweise in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Polymerzusammensetzung.
Vorzugsweise umfasst die Polymerzusammensetzung mindestens 95 Gew.-% des thermoplastischen Polymers, bezogen auf die Polymerzusammensetzung, und/oder wobei das thermoplastische Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylat (ASA), Polyethylen (PE), Polyolefinelastomer (POE), Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polybutadien (BR), Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM), Polyamid (PA), thermoplastisches Polyurethan (TPU) und Mischungen davon, wobei das thermoplastische Polymer vorzugsweise ein Polypropylen ist.
Das thermoplastische Polymer kann ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus: In Trichlormethan, Tetrachlormethan oder 1-Bromnaphthalin lösliche Polymere wie Acrylpolymere (Acrylnitril-Butadien-Styrole (ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylate (ASA), Polyisobutylmethacrylate (PiBMA), Poly-n-Butylmethacrylate (PnBMA), Polyethylmethacrylat (PEMA), Polymethylmethacrylate (PMMA)), Celluloseacetatbutyrate (CAB), fluorierte Ethylenpolypropylene (FEP), Polyamide (PA) wie Polyamid 12 (PA-12), Polybutadiene, Polycarbonate (PC) wie Bisphenol-A-Polycarbonate, Polychlortrifluorethylen (PCTFE), Polyimide wie Polyetherimide (PEI), Polysulfone wie Polyethersulfone (PES), Polyethylene (PE) wie UHMWPE, HMWPE, HDPE, LLDPE, LDPE, Polyethylenterephthalate (PET), Polyisobutylene (PiB, Butylkautschuk), Polyisoprene (PiP), Polymilchsäuren (PLA), Polyphenylenoxide (PPO), Polyphenylensulfide (PPS), Polypropylene (PP), ataktisches PP, isotaktisches PP, Polystyrole (PS), Polysulfone (PSU), Polyurethane (PU), Polyvinylacetate (PVA), Polyvinylbutyrale, Polyvinylchloride (PVC), bromlösliche Polymere, Acrylpolymere, Polyethylmethacrylate (PEMA), Polymethylmethacrylate (PMMA), Celluloseacetate (CA), Celluloseacetatbutyrate (CAThB), Nitrocellulosen (Cellulosenitrate), Polycarbonate (PC), Bisphenol-A-Polycarbonate, Polyphenylenoxide (PPO), Polyurethane (PU), Polyvinylacetate (PVA).
Die Zusammensetzung kann Folgendes umfassen: A) ein gepfropftes Polypropylen, das mit C1) einer Seitenkettenverbindung gepfropft ist, die eine Wasserstoffbindung und/oder B) ein ungepfropftes Polypropylen und C2) eine Verbindung, die eine Wasserstoffbindung bilden kann, wobei die Gesamtmenge von A) und B) in Bezug auf die Polypropylenzusammensetzung mindestens 70 Gew.-% beträgt und die Polypropylenzusammensetzung D) ein niedermolekulares Polyethylen, beispielsweise ein niedermolekulares Polyolefin mit einem Molekulargewicht von höchstens 5000 g/mol in einer Menge von weniger als 10 Gew.-% in Bezug auf die Polypropylenzusammensetzung umfasst.
Die Verwendung eines Haftvermittlers, vorzugsweise einer Seitenkettenverbindung, die eine Wasserstoffbindung bilden kann, oder/und einer Verbindung, die eine Wasserstoffbindung in der Polymerzusammensetzung bilden kann, verbessert die Haftung zwischen der Polymerzusammensetzung und der anorganischen Faser. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass es möglich ist, beschichtete Filamente herzustellen, bei denen der Haftvermittler in der Polymerzusammensetzung selbst und nicht in einer Zwischenschicht enthalten ist. Dadurch wird der Produktionsprozess vereinfacht.
Der beschichtete Glasfaden kann die Form eines einzelnen Glasfadens haben, der mit einer Beschichtungsschicht versehen ist. In diesem Fall kann die Überzugsschicht im Wesentlichen über die gesamte oder einen Teil der Oberfläche des Glasfadens angebracht werden. Das beschichtete Glasfilament kann in Form einer Vielzahl von Glasfilamenten vorliegen, die (teilweise) gebündelt sind. In diesem Fall darf die Beschichtung nicht auf den Teilen der Glasfäden vorhanden sein, die miteinander in Kontakt stehen.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen wurde das Glasfilament, auf dem die Beschichtung aufgebracht ist, durch Recycling eines polymerbeschichteten Glasfilaments, wie z. B. eines epoxidbeschichteten geschnittenen Glasfilaments, gewonnen. Das Polymer, wie z. B. Epoxid, kann von dem mit dem Polymer beschichteten Glasfilament entfernt werden, z. B. durch Abbrennen des Polymers, um ein unbeschichtetes Glasfilament zu erhalten. Eine Beschichtung aus einer Polypropylenzusammensetzung kann direkt auf das so erhaltene unbeschichtete Glasfilament aufgebracht werden, um das beschichtete Glasfilament zu erhalten. Die Verwendung von recycelten Materialien ist angesichts des zunehmenden Nachhaltigkeitsbewusstseins sehr wünschenswert.
Der beschichtete Glasfaden umfasst eine Überzugsschicht aus einer Polymerzusammensetzung, vorzugsweise einer Polypropylenzusammensetzung, die direkt auf dem Glasfaden aufgebracht ist. Da es keine Schlichtezusammensetzung gibt, sind die mit der Schlichtezusammensetzung verbundenen Probleme gelöst.
Vorzugsweise enthält die verwendete Polypropylenzusammensetzung C1) eine Seitenkettenverbindung, die eine Wasserstoffbindung bilden kann (als Teil des gepfropften Polypropylens) und/oder C2) eine Verbindung, die eine Wasserstoffbindung bilden kann. Das Vorhandensein von C1) und/oder C2) in der Polypropylenzusammensetzung verbessert die Adhäsion an Glasfasern. Die Verbindungen C1) und C2) haben ein Wasserstoffatom oder eine funktionelle Gruppe, die durch (teilweise) Hydrolyse der Gruppe ein Wasserstoffatom erzeugt, das in der Lage ist, eine Wasserstoffbindung mit den Glasfäden zu bilden. Die Wasserstoffbrückenbindung verbessert die Haftung der Polypropylenzusammensetzung an den Glasfäden. In einigen Fällen kann durch Kondensationsreaktionen zwischen Silanolgruppen auf der Glasoberfläche und dem Wasserstoffatom zusätzlich zur Wasserstoffbindung eine Ester- oder Etherbindung entstehen, die zu einer kovalenten Bindung an die Glasoberfläche führt.
A) Gepfropftes Polypropylen
Die verwendete Polypropylenzusammensetzung kann ein gepfropftes Polypropylen enthalten. Bei dem gepfropften Polypropylen handelt es sich um ein Polypropylen, das mit C1) einer Seitenkettenverbindung gepfropft ist, die eine Wasserstoffbindung bilden kann.
Geeignete Beispiele für C1) sind Anhydride (z. B. Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid), Oligosilane (z. B. Vinyloligosilan, Aminopropyloligosilan, Acryloxyoligosilan), Epoxide, Polyamide und Kombinationen davon. Der Fachmann weiß, wie man A) durch Pfropfen von C1) auf Polypropylen erhält.
Vorzugsweise umfasst C1) Anhydride (z. B. Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid). Am meisten bevorzugt umfasst C1) Maleinsäureanhydrid. Dies führt zu einer guten Haftung zwischen der Polypropylenzusammensetzung und den Glasfäden.
Vorzugsweise beträgt die Menge an C1) in Bezug auf die Menge an A) 0,5 bis 10 Gew.-%, beispielsweise 0,6 bis 5,0 Gew.-%, 0,7 bis 3,0 Gew.-%, 0,8 bis 2,0 Gew.-%.
C2) Verbindung, die eine Wasserstoffbrücke bilden kann B) ein ungepfropftes Polypropylen und C2) eine Verbindung, die eine Wasserstoffbindung bilden kann,
Geeignete Beispiele für C2) sind Oligosilane (z. B. Vinyloligosilan, Aminopropyloligosilan, Acryloxyoligosilan), ein Copolymer aus Ethylen und 2-Hydroxyethylmethacrylat (PE-HEMA), Epoxide, Polyamide, eine metallorganische Verbindung mit einer Pyrophosphatgruppe und Kombinationen davon.
Vorzugsweise ist C2) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oligosilanen (z. B. Vinyloligosilan, Aminopropyloligosilan, Acryloxyoligosilan), einer metallorganischen Verbindung mit einer Pyrophosphatgruppe und Kombinationen davon. Dies führt zu einer guten Haftung zwischen der Polypropylenzusammensetzung und den Glasfilamenten.
Vorzugsweise umfasst C2) ein Vinyloligosilan oder ein Acryloxyoligosilan, besonders bevorzugt ein Vinyloligosilan. Dies führt zu einer guten Haftung zwischen der Polypropylenzusammensetzung und den Glasfilamenten.
Es wurde festgestellt, dass die Oligosilane eine so geringe Flüchtigkeit aufweisen, dass sie mit Polypropylen reagieren können, um die gewünschte Wirkung zu erzielen.
Vorzugsweise ist die Polypropylenzusammensetzung frei von oder im Wesentlichen frei von einer Alkoxysilanverbindung mit einem Molekulargewicht von weniger als 300 (z. B. γ-Aminopropyltriethoxysilan (APTES), γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan (GPTMS), γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan (MPTMS), Vinyltriethoxysilan (VTES)). Vorzugsweise beträgt die Menge einer solchen Alkoxysilanverbindung mit einem Molekulargewicht von weniger als 300, bezogen auf die Polypropylenzusammensetzung, weniger als 10 Gew.%, weniger als 5,0 Gew.%, weniger als 3,0 Gew.%, weniger als 1,0 Gew.%, weniger als 0,5 Gew.% oder 0 Gew.%.
Vorzugsweise umfasst C2) eine metallorganische Verbindung mit einer Pyrophosphatgruppe, vorzugsweise eine Titanatpyrophosphatverbindung oder eine Zirkonatpyrophosphatverbindung. Dies führt zu einer guten Haftung zwischen der Polypropylenzusammensetzung und den Glasfilamenten. Geeignete Beispiele sind Neopentyl(diallyl)oxytri(dioctyl)pyrophosphat-Titanat, Cyclo(dioctyl)pyrophosphat-Dioctyl-Titanat, Dicyclo(dioctyl)pyrophosphat-Titanat, Neopentyl(diallyl)oxy-tri(N-Ethylendiamino)ethyl-Titanat, Cyclo[dineopentyl(diallyl)]pyrophosphat-dineopentyl(diallyl)zirkonat, Di(dioctyl)pyrophosphat-oxoethylentitanat und das 2-(N,N-Dimethylamino)isobutanol-Addukt von Di(dioctyl)pyrophosphat-oxoethylentitanat.
Vorzugsweise beträgt die Menge an C2) in Bezug auf die Gesamtmenge von B) und C2) 0,2 bis 10 Gew.-%, beispielsweise 0,3 bis 5,0 Gew.-%, 0,4 bis 3,0 Gew.-%, 0,5 bis 2,0 Gew.-%.
D) Polyolefin mit niedrigem Molekulargewicht
Vorzugsweise ist die Polypropylenzusammensetzung frei von oder im Wesentlichen frei von niedermolekularem Polyethylen mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von höchstens 5000 g/mol. Vorzugsweise beträgt die Menge eines solchen niedermolekularen Polyethylens, z. B. eines niedermolekularen Polyolefins, in Bezug auf die Polypropylenzusammensetzung weniger als 10 Gew.-%, weniger als 5,0 Gew.-%, weniger als 3,0 Gew.-%, weniger als 1,0 Gew.-%, weniger als 0,5 Gew.-% oder 0 Gew.-%.
Vorzugsweise ist die Polypropylenzusammensetzung frei von oder im Wesentlichen frei von einem niedermolekularen Polyolefin mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von höchstens 5000 g/mol. Zum Beispiel beträgt die Menge eines solchen niedermolekularen Polyolefins (Summe aus niedermolekularem Polyethylen mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von höchstens 5000 g/mol und anderen Polyolefinen mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von höchstens 5000 g/mol) in Bezug auf die Polypropylenzusammensetzung weniger als 10 Gew.-%, weniger als 8,0 Gew.-%, weniger als 5,0 Gew.-%, weniger als 3,0 Gew.-%, weniger als 1,0 Gew.-%, weniger als 0,5 Gew.-% oder 0 Gew.-%.
Additive
Die Polymerzusammensetzung, wie z. B. die Polypropylenzusammensetzung, kann außerdem Additive umfassen, wie z. B. Flammschutzmittel, Pigmente, Schmiermittel, Gleitmittel, Fließhilfsmittel, Antistatikmittel, Verarbeitungsstabilisatoren, Langzeitstabilisatoren und/oder UV-Stabilisatoren. Die Menge der Zusatzstoffe kann z. B. 0,1 bis 5,0 Gew.-% betragen.
Vorzugsweise beträgt die Gesamtmenge von A), B), C2), D) und den Additiven 100 Gew.-%, bezogen auf die Polypropylenzusammensetzung.
Bevorzugte Zusammensetzungen
Vorzugsweise weist die Polypropylenzusammensetzung bei der Schmelztemperatur der Polymerzusammensetzung eine Schmelzviskosität von höchstens 25 Pa.s, vorzugsweise im Bereich von 1,0 bis 25 Pa.s, noch bevorzugter im Bereich von 1,0 bis 20 Pa.s, noch bevorzugter im Bereich von 1,8 bis 19,4 Pas oder im Bereich von 1,0 bis 15 Pa.s, noch bevorzugter im Bereich von 1,0 bis 10 Pa.s, am meisten bevorzugt 1,0 bis 5,0 Pa.s bei der Schmelztemperatur der Polymerzusammensetzung, wobei die Schmelztemperatur der Polymerzusammensetzung an einer 5mg-Probe unter Verwendung einer Differential-Scanning-Kalorimetrie auf der zweiten Heizkurve unter Verwendung einer Heiz- und Kühlrate von 10°C/min bestimmt wird und wobei die Schmelzviskosität gemäß ISO6721-10:2015 durch Anwenden einer oszillierenden Scherung auf die geschmolzene Probe bei einer Winkelfrequenz von 1 rad/s und einer Scherbelastung von 5% bestimmt wird.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen beträgt die Menge von A), bezogen auf die Polypropylenzusammensetzung, mindestens 50 Gew.-%, mindestens 60 Gew.-%, mindestens 70 Gew.-%, mindestens 80 Gew.-%, mindestens 90 Gew.-%, mindestens 95 Gew.-%, mindestens 98 Gew.-%, mindestens 99 Gew.-% oder 100 Gew.-%.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen beträgt die Gesamtmenge von B) und C2), bezogen auf die Polypropylenzusammensetzung, mindestens 50 Gew.-%, mindestens 60 Gew.-%, mindestens 70 Gew.-%, mindestens 80 Gew.-%, mindestens 90 Gew.-%, mindestens 95 Gew.-%, mindestens 98 Gew.-%, mindestens 99 Gew.-% oder 100 Gew.-%.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Polypropylenzusammensetzung A) und B). Vorzugsweise beträgt die Gesamtmenge von A) und B) in Bezug auf die Polypropylenzusammensetzung mindestens 70 Gew.-%, mindestens 80 Gew.-%, mindestens 90 Gew.-%, mindestens 93 Gew.-%, mindestens 95 Gew.-%, mindestens 97 Gew.-%, mindestens 99 Gew.- % oder 100 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt die Menge von A) in Bezug auf die Gesamtmenge von A) und B) 1,0 bis 30 Gew.-%, beispielsweise 2,0 bis 25 Gew.-%, 3,0 bis 20 Gew.-% oder 4,0 bis 10 Gew.-%.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Polypropylenzusammensetzung A), B) und C2). Vorzugsweise beträgt die Menge an B), bezogen auf die Gesamtmenge von A), B) und C2), mindestens 65 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt die Menge von A) in Bezug auf die Gesamtmenge von A) und B) 1,0 bis 30 Gew.-%, beispielsweise 2,0 bis 25 Gew.-%, 3,0 bis 20 Gew.-% oder 4,0 bis 10 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt die Menge an C2) in Bezug auf die Gesamtmenge von B) und C2) 0,2 bis 10 Gew.-%, beispielsweise 0,3 bis 5,0 Gew.-%, 0,4 bis 3,0 Gew.-%, 0,5 bis 2,0 Gew.-%. In besonders bevorzugten Ausführungsformen beträgt die Menge von A) 1,0 bis 5,0 Gew.-%, die Menge von B) 90 bis 98 Gew.-%, die Menge von C) 1,0 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge von A), B) und C).
In besonders bevorzugten Ausführungsformen, in denen die Polypropylenzusammensetzung A), B) und C2) umfasst, ist C1) aus der Gruppe der Anhydride (z. B. Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid) ausgewählt und C2) umfasst eine metallorganische Verbindung mit einer Pyrophosphatgruppe, vorzugsweise eine Titanatpyrophosphatverbindung oder eine Zirkonatpyrophosphatverbindung.
Weitere Aspekte
Die Erfindung sieht ferner einen Multifilamentstrang vor, der eine Vielzahl der beschichteten Glasfilamente umfasst, die gebündelt sind. Der Multifilamentstrang kann ferner nicht beschichtete Glasfilamente umfassen, vorzugsweise sind jedoch mindestens 50 Gew.-%, mindestens 60 Gew.-%, mindestens 70 Gew.-%, mindestens 80 Gew.-%, mindestens 90 Gew.-%, mindestens 95 Gew.-%, mindestens 98 Gew.-%, mindestens 99 Gew.-% des Multifilamentstrangs beschichtete Glasfilamente.
Die Polymerzusammensetzung kann eine Schmelzviskosität im Bereich von 1,0 bis 25 Pas, vorzugsweise im Bereich von 1,8 bis 19,4 Pas bei der Schmelztemperatur der Polymerzusammensetzung aufweisen, wobei die Schmelztemperatur der Polymerzusammensetzung an einer 5mg-Probe unter Verwendung einer Differentialscanningkalorimetrie auf der zweiten Heizkurve unter Verwendung einer Heiz- und Kühlrate von 10°C/min bestimmt wird und wobei die Schmelzviskosität gemäß ISO6721-10:2015 durch Anwendung einer oszillierenden Scherung auf die geschmolzene Probe bei einer Winkelfrequenz von 1 rad/s und einer Scherbelastung von 5% bestimmt wird.
Vorzugsweise erfüllt die Polymerzusammensetzung die Ungleichung 1: $η \leq (82 \times e 0,007 \times (ACTO)) +_5$
wobei η für die Schmelzviskosität in Pa.s, gemessen bei der Schmelztemperatur der Polymerzusammensetzung, wobei die Schmelztemperatur der Polymerzusammensetzung an einer 5mg-Probe unter Verwendung einer Differential-Scanning-Kalorimetrie auf der zweiten Heizkurve unter Verwendung einer Heiz- und Kühlrate von 10°C/min bestimmt wird und wobei die Schmelzviskosität gemäß ISO6721-10:2015 durch Anwendung einer oszillierenden Scherung auf die geschmolzene Probe bei einer Winkelfrequenz von 1 rad/s und einer Scherbelastung von 5% bestimmt wird und wobei ACTO für die Menge an aktivem Sauerstoff in der Polymerzusammensetzung in ppm steht.
Der Aktivsauerstoffgehalt der Formulierungen wird auf der Grundlage der Peroxidkonzentration und des Aktivsauerstoffgehalts des Peroxids berechnet, wie sie im technischen Datenblatt des Lieferanten zu finden sind.
Die Polymerzusammensetzung kann auf Glasfäden in geschmolzenem Zustand aufgebracht werden. Bei der Anwendungstemperatur (z. B. 250 °C oder 290 °C) sollte die Schmelzviskosität der Polymerzusammensetzung nicht zu hoch sein.
Vorzugsweise weist die Polymerzusammensetzung , beispielsweise die Polypropylenzusammensetzung eine Schmelzviskosität von höchstens 25 Pa.s, vorzugsweise im Bereich von 1,0 bis 25 Pa.s, noch bevorzugter im Bereich von 1,0 bis 20 Pa.s, noch bevorzugter im Bereich von 1,8 bis 19,4 Pa.s oder im Bereich von 1,0 bis 15 Pa.s, noch bevorzugter im Bereich von 1,0 bis 10 Pa.s, am meisten bevorzugt 1,0 bis 5,0 Pa.s bei der Schmelztemperatur der Polymerzusammensetzung, wobei die Schmelztemperatur der Polymerzusammensetzung an einer 5mg-Probe unter Verwendung einer Differential-Scanning-Kalorimetrie auf der zweiten Heizkurve unter Verwendung einer Heiz- und Kühlrate von 10°C/min bestimmt wird und wobei die Schmelzviskosität gemäß ISO6721-10:2015 durch Anwenden einer oszillierenden Scherung auf die geschmolzene Probe bei einer Winkelfrequenz von 1 rad/s und einer Scherbelastung von 5% bestimmt wird.
Die Polypropylenzusammensetzung kann erhalten werden durch i) Polymerisation von Monomeren, um ein Polypropylen-Zwischenprodukt zu erhalten, und ii) Visbreaking des Polypropylen-Zwischenprodukts.
Das Polypropylen-Zwischenprodukt kann zum Beispiel einen Schmelzindex nach ISO1133-1:2011 bei 230 °C und 2,16 kg von 1,0 bis 100 dg/min haben.
Das Visbreaking kann durch Schmelzmischen des Polypropylen-Zwischenprodukts mit mindestens einem Peroxid, einem Hydroxylaminester und einer Schwefelverbindung erfolgen.
Vorzugsweise wird das Schmelzmischen bei Temperaturen im Bereich von 160 bis 300 °C durchgeführt. Wenn das Schmelzmischen in Gegenwart eines Peroxids erfolgt, wird das Schmelzmischen vorzugsweise bei Temperaturen von 200 bis 300 °C, beispielsweise 220 bis 280 °C oder 240 bis 260 °C durchgeführt. Wenn das Schmelzmischen in Gegenwart eines Hydroxylaminesters erfolgt, wird das Schmelzmischen vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich von 280 bis 300 °C durchgeführt.
Wenn das Visbreaking in Gegenwart eines Peroxids erfolgt, wird das Schmelzmischen über einen Zeitraum durchgeführt, der mindestens das 3-fache, beispielsweise das 4- bis 7-fache oder das 5- bis 6,5-fache der Halbwertszeit des organischen Peroxids bei der Temperatur des Schmelzmischens beträgt.
Vorzugsweise wird die Menge des Peroxids im Visbreaking-Schritt ii) so gewählt, dass die Polypropylenzusammensetzung aktiven Sauerstoff in einer Konzentration von mindestens 200 ppm, vorzugsweise 200 bis 1000 ppm, bezogen auf die Polypropylenzusammensetzung, enthält.
Vorzugsweise wird die Menge des Peroxids im Visbreaking-Schritt ii) so gewählt, dass die Polypropylenzusammensetzung aktiven Sauerstoff in einer Konzentration von mindestens 300 ppm, vorzugsweise mindestens 400 ppm, noch bevorzugter mindestens 525 ppm, bezogen auf die Polypropylenzusammensetzung, enthält.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Peroxid ein erstes Peroxid mit einer Halbwertszeit von 1 Stunde bei einer ersten Temperatur T_1/21 von 120 bis 145 °C, vorzugsweise 125 bis 140 °C, besonders bevorzugt 128 bis 137 °C. Beispiele für das erste Peroxid sind 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexan (z. B. Trigonox™ 101, hergestellt von AkzoNobel), das eine T_1/21 von 134°C aufweist.
Vorzugsweise hat das erste Peroxid eine Halbwertszeit von 0,1 Stunde bei einer Temperatur von 140 bis 180 °C, vorzugsweise 150 bis 170 °C.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Peroxid ein zweites Peroxid mit einer Halbwertszeit von 1 Stunde bei einer zweiten Temperatur T_1/2 von mehr als 145 °C und höchstens 180 °C, vorzugsweise höchstens 170 °C, zum Beispiel mehr als 145 °C und höchstens 150 °C oder mindestens 155 °C und höchstens 170 °C.
Außerdem hat das zweite Peroxid vorzugsweise eine Halbwertszeit von 0,1 Stunden bei einer Temperatur von 165 bis 188 °C. Beispiele für das zweite Peroxid sind 3,6,9-Triethyl-3,6,9-trimethyl-1,4,6 triperoxonan (z. B. Trigonox™ 301, hergestellt von Nouryon), das eine T_1/22 von 146 °C und eine Halbwertszeit von 0.1 Stunde bei einer Temperatur von 170 °C und 3,3,5,7,7-Pentamethyl-1 ,2,4-trioxepan (z.B. Trigonox™ 311, hergestellt von Nouryon), das eine TI/₂2 von 166°C und eine Halbwertszeit von 0,1 Stunde bei einer Temperatur von 185 °C aufweist.
In einigen Fällen ist das Peroxid das erste Peroxid oder das zweite Peroxid.
In einigen Fällen ist das Peroxid das erste Peroxid oder das zweite Peroxid.
Vorzugsweise beträgt die Menge des Peroxids, bezogen auf das Polypropylen-Zwischenprodukt, 100 bis 10000 ppm.
Vorzugsweise beträgt die Menge des Peroxids, bezogen auf das Polypropylen-Zwischenprodukt, 100 bis 10000 ppm.
Vorzugsweise beträgt die Menge des zweiten Peroxids, bezogen auf das Polypropylen-Zwischenprodukt, 100 bis 8000 ppm, vorzugsweise 1000 bis 8000 ppm.
Vorzugsweise hat die Schwefelverbindung die Formel R₁-S-H, wobei R₁ für C8-C18-Alkyl steht.
Eine Polymerzusammensetzung mit der angegebenen Viskosität kann besonders effizient zur Beschichtung des anorganischen Filaments bei hohen Geschwindigkeiten eingesetzt werden.
Die Beschichtung mit der Polymerzusammensetzung kann eine Sprenkel-Beschichtung oder eine Mantelbeschichtung sein. Bei einer Sprenkel-Beschichtung umhüllt die Beschichtung das Filament nicht vollständig, sondern ist auf dem Filament in Form von beabstandeten Sprenkeln verteilt, die 1-90%, 5-90%, 10-90% der Faseroberfläche bedecken. Bei der Mantelbeschichtung umschließt die Beschichtung das Filament im Wesentlichen vollständig und bedeckt mehr als 90 % der Oberfläche der Faser.
Das Filament des beschichteten Filaments kann einen Durchmesser im Bereich von > 2 µm bis < 50 µm haben und/oder die Schicht der Polymerzusammensetzung kann eine Dicke im Bereich von > 0,5 µm bis < 5 µm haben. Das Filament des beschichteten Filaments kann einen Durchmesser im Bereich von > 3 µm bis < 30 µm haben, vorzugsweise im Bereich von > 8 µm bis < 10 µm. Die Schicht der Polymerzusammensetzung kann eine Dicke im Bereich von > 0,02 µm bis < 3 µm, > 0,1 µm bis < 3 µm, > 0,2 µm bis < 3 µm, vorzugsweise im Bereich von > 0,7 µm bis < 0,9 µm aufweisen. Aus mehreren Filamenten können Fasern (Filamentbündel) mit unterschiedlichen Durchmessern hergestellt werden.
Ebenfalls offenbart wird ein Filamentbündel, das eine Vielzahl der oben beschriebenen beschichteten Filamente umfasst.
Nach der Beschichtung mit der Polymerzusammensetzung können die beschichteten Filamente sofort zu einem Filamentbündel zusammengefasst oder versponnen werden. So kann die noch flüssige Polymerzusammensetzung die Filamente miteinander verbinden. Die Bindung innerhalb des Filamentbündels ist daher besonders stabil und kann durch den Haftvermittler weiter verbessert werden, vorzugsweise durch die Anwesenheit einer Verbindung, die in der Lage ist, eine Wasserstoffbindung in der Polymerzusammensetzung zu bilden, insbesondere im Fall der Sprenkel-Beschichtung.
Ein Filamentbündel kann 2-5000 beschichtete Filamente enthalten.
Ebenfalls offenbart ist ein Filamentbündel, ein sogenanntes Garn der Erfindung.
Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Fadens offenbart, das die folgenden Schritte umfasst

a. Herstellung eines unbeschichteten anorganischen Filaments aus einer anorganischen Schmelze, vorzugsweise eines unbeschichteten Glasfilaments;
b. Bereitstellung einer geschmolzenen Polymerzusammensetzung, die ein thermoplastisches Polymer enthält;
c. Auftragen der geschmolzenen Polymerzusammensetzung auf das unbeschichtete anorganische Filament, vorzugsweise unter Verwendung einer Walzdüse, einer Vorhangstreichdüse oder einer Schlitzdüse, und Erstarrenlassen der geschmolzenen Polymerzusammensetzung und
d. Erhalten eines beschichteten Fadens, der einen anorganischen Faden umfasst, der mit der Polymerzusammensetzung beschichtet ist, wobei der anorganische Faden in direktem Kontakt mit der Polymerzusammensetzung steht, und
e1. Schneiden des beschichteten Filaments in Stücke mit einer Länge von 100 mm oder mehr, oder
e2 Bündeln einer Vielzahl der beschichteten Filamente zu einem Filamentbündel oder einem Garn und gegebenenfalls
e1. Schneiden des beschichteten Filaments in Stücke mit einer Länge von 100 mm oder mehr.

Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass durch die Anwendung des beanspruchten Verfahrens sehr hohe Produktionsgeschwindigkeiten möglich sind.
Bei diesem Verfahren kann die geschmolzene Polymerzusammensetzung in Richtung der Schwerkraft verteilt werden. Dabei kann die anorganische Schmelze und/oder das unbeschichtete anorganische Filament in Richtung der Schwerkraft dosiert werden.
Anorganische Fäden werden im Allgemeinen durch Ziehen aus einer anorganischen Schmelze hergestellt. Beim Düsenziehen wird das Glasgranulat dosiert und in einem Düsenkasten - der Buchse - geschmolzen. Die Schmelze tritt in Form von Fäden aus den Düsen aus und erstarrt, so dass die einzelnen Fäden auf eine Streckwalze aufgewickelt werden können. Zu diesem Zweck kann das Gerät einen Vorratsbehälter, zum Beispiel für Glasgranulat, enthalten.
Nach den Düsen, z. B. Glasfaserdurchführungen, befindet sich die Beschichtungsvorrichtung, aus der die geschmolzene Polymerzusammensetzung abgegeben wird.
Während der Anwendung dürfen die Richtung des unbeschichteten anorganischen Filaments und die Richtung der Polymerzusammensetzung an der Kontaktstelle in einem (absoluten) Winkel von höchstens 45°, 25°, 10°, 5°, 1° oder 0° zueinander stehen.
Mit anderen Worten, die Richtung des unbeschichteten anorganischen Fadens und die Richtung der Polymerzusammensetzung sind im Wesentlichen parallel zueinander.
Der Winkel wird von dem Punkt, an dem die Polymerzusammensetzung das Filament zum ersten Mal benetzt, bis zu dem Punkt gemessen, an dem die Polymerzusammensetzung das Filament zum ersten Mal direkt berührt (Punkt der ersten Anwendung). Der Schenkel des Winkels ist eine gerade Linie, die durch den Faden und eine direkt gegenüberliegende gerade Linie auf der Oberfläche der Polymerzusammensetzung zwischen dem Benetzungspunkt und dem Punkt des ersten Kontakts gedacht wird.
Durch die Festlegung des Winkels oder der wesentlichen Parallelität werden unerwünschte Kräfte (Verformungskräfte, Turbulenzen durch Richtungsänderungen der Polymerzusammensetzung) reduziert, so dass eine schnelle Benetzung des Filaments erfolgen kann.
Beim Auftragen der Polymerzusammensetzung auf den unbeschichteten anorganischen Faden kann die Geschwindigkeit, mit der die Polymerzusammensetzung bewegt wird, 50 % bis 110 %, 95 % bis 105 % oder 99 % bis 101 % der Geschwindigkeit betragen, mit der der anorganische Faden bewegt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Geschwindigkeit, mit der das anorganische Filament bewegt wird, 500 bis 3000 m/min, 1250 bis 1750 m/min oder 1450 bis 1550 m/min betragen.
Indem die Geschwindigkeit des Fadens und der Polymerzusammensetzung so gleich wie möglich gehalten wird, kann auch das Auftreten unerwünschter Kräfte (Verformungskräfte, Turbulenzen aufgrund von Richtungsänderungen der Polymerzusammensetzung) reduziert werden, was eine schnelle Benetzung des Fadens ermöglicht.
Insbesondere die Kombination aus einem geringen Winkel zwischen der Polymerzusammensetzung und dem Filament an der Applikationsstelle und der (fast) gleichen Geschwindigkeit der abgegebenen Polymerzusammensetzung und des Filaments ermöglicht sehr hohe Produktionsgeschwindigkeiten.
Die anorganische Schmelze oder/und der unbeschichtete anorganische Faden können während der Produktion elektrostatisch aufgeladen werden. Das Polymer kann auch elektrostatisch aufgeladen werden.
Die elektrostatische(n) Ladung(en) kann/können für eine bessere Haftung des Polymers auf dem unbeschichteten anorganischen Filament sorgen und umgekehrt.
Das beschichtete Filament kann auch nach der Beschichtung mit der Polymerzusammensetzung weitere Modifikationen erhalten. Beispielsweise kann ein Haftvermittler, ein Vernetzer, ein Gleitmittel oder ein Filmbild auf das beschichtete Filament aufgebracht werden.
Die in dem Verfahren verwendete Polymerzusammensetzung kann durch Mischen eines thermoplastischen Polymers, das einen Haftvermittler enthält (z. B. ein gepfropftes Polymer), und eines thermoplastischen Polymers, das keinen Haftvermittler enthält (z. B. ein nicht gepfropftes Polymer), hergestellt werden. Die thermoplastischen Polymere können in fester oder flüssiger Form bereitgestellt und dann gemischt werden, was zu einer Trocken- bzw. Nassmischung führt. Die feste(n) Polymerzusammensetzung(en) kann (können) in Form von Pellets bereitgestellt werden.
Auf diese Weise kann das Verhältnis zwischen einem thermoplastischen Polymer, das einen Haftvermittler enthält, und einem thermoplastischen Polymer, das keinen Haftvermittler enthält, in geeigneter Weise angepasst werden. Das Mischen des/der Polymers/Polymere kann in einer zusätzlichen Mischvorrichtung oder einem Extruder erfolgen.
Nach der Beschichtung mit der Polymerzusammensetzung können die beschichteten Filamente sofort zu einem Filamentbündel zusammengefasst oder versponnen werden. So kann die noch flüssige Polymerzusammensetzung die Filamente miteinander verbinden. Die Bindung innerhalb des Filamentbündels ist daher besonders stabil und kann durch das Vorhandensein von Haftvermittlern in der Polymerzusammensetzung weiter verbessert werden, insbesondere im Fall der Sprenkel-Beschichtung.
Ferner wird eine Beschichtungsvorrichtung zur Herstellung eines beschichteten Fadens aus einem unbeschichteten organischen Faden gemäß dem oben beschriebenen Verfahren offenbart:

a. eine Heizvorrichtung zur Herstellung einer flüssigen Polymerzusammensetzung, zum Beispiel einer geschmolzenen Polymerzusammensetzung, die ein thermoplastisches Polymer umfasst;
b. eine Düse so angeordnet ist, dass sie die aus dem Erhitzer erhaltene flüssige Polymerzusammensetzung in Richtung der Schwerkraft abgibt, und so angeordnet ist, dass die flüssige Polymerzusammensetzung an einem Auftragspunkt auf ein unbeschichtetes anorganisches Filament trifft und an einem Benetzungspunkt beginnt, das unbeschichtete anorganische Filament zu benetzen;
c. eine Zuleitung zwischen dem Heizgerät und der Düse;
d. die Düse so eingestellt ist, dass der Winkel Alpha zwischen dem Auftragspunkt und dem Punkt des Benetzungsbeginns, dessen Schenkel eine gerade gedachte Linie durch das Filament sind, und einer geraden gedachten Linie durch die dem Filament direkt gegenüberliegende Oberfläche des Polymers zwischen 0° und 45°, 0° und 25°, 0° und 10° oder 0° und 1° liegt.

Mit anderen Worten, die Richtung des unbeschichteten anorganischen Fadens und die Richtung der Polymerzusammensetzung sind im Wesentlichen parallel zueinander.
Für die Zwecke dieser Anmeldung werden die Begriffe „Matrize“ und „Düse“ synonym verwendet.
Das Beschichtungsgerät kann so eingerichtet werden, dass die Polymerzusammensetzung unter Druck über die Düse abgegeben wird. Dies kann durch einen Extruder, eine zusätzliche Pumpe oder einen Druckbehälter in der Vorrichtung erreicht werden.
Durch die Festlegung des Winkels oder der wesentlichen Parallelität werden unerwünschte Kräfte (Verformungskräfte, Turbulenzen durch Richtungsänderungen der Polymerzusammensetzung) reduziert, so dass eine schnelle Benetzung des Filaments erfolgen kann.
Das Beschichtungsgerät muss so beschaffen sein, dass die geschmolzene Polymerzusammensetzung in Richtung der Schwerkraft abgegeben wird. Der Beschichtungsapparat ist so angeordnet, dass er die anorganische Schmelze und/oder den unbeschichteten anorganischen Faden in Richtung der Schwerkraft abgibt.
Die Düse, die für die Abgabe der Polymerzusammensetzung eingerichtet ist, kann eine Breitschlitzdüse, ein Vorhangbeschichter oder ein Walzenbeschichter sein. Die Düse ermöglicht vorzugsweise die Abgabe der geschmolzenen Polymerzusammensetzung in einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zur Richtung des unbeschichteten Filaments an der Auftragsstelle verläuft.
Eine Breitschlitzdüse hat eine Stirnfläche, die die Düsenöffnung umfasst. Die Vorderseite ist eine ebene Fläche. Da die Vorderseite eine ebene Fläche ist, bewegt sich die Polymerzusammensetzung nach dem Verlassen der Düse durch die Schwerkraft über den unteren Teil der ebenen Fläche. Dieser untere Teil (und der obere Teil) der Vorderseite ist parallel zur Faser, die durch das Beschichtungsgerät geführt wird.
Eine Vorhangstreichmaschine hat ebenfalls eine Vorderseite, die die Düsenöffnung enthält. Die Vorderseite kann in einen oberen Teil oberhalb der Düsenöffnung und einen unteren Teil unterhalb der Düsenöffnung unterteilt werden. Der untere Teil ist als Lippe ausgebildet. Der untere Teil ist so konfiguriert, dass die Polymerzusammensetzung nach dem Verlassen der Düsenwege und angetrieben durch die Schwerkraft über den unteren Teil der flachen Ebene fließen kann. Dieser untere Teil (Lippenteil) der Vorderseite steht in einem Winkel zur Faser, die durch den Beschichtungsapparat geführt wird. Der Winkel kann 5-45°, 10-40° oder etwa 30° betragen. Der obere Teil der Vorderseite ist parallel zur Faser, die durch den Beschichtungsapparat geführt wird. So stehen der obere Teil und der Lippenteil des Vorhangstreichers in einem Winkel von 5-45°, 10-40° oder etwa 30°.
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass ein Vorhangstreichgerät besonders nützlich ist, da der Auftragspunkt am unteren Ende der Vorderseite liegt. Auf diese Weise ist die Polymerzusammensetzung nicht für längere Zeit oder über eine längere Strecke zwischen der Vorderseite und der Faser eingeschlossen, wodurch Scherkräfte und andere den Beschichtungsprozess störende Kräfte weiter reduziert werden.
Es kann auch eine Breitschlitzdüse verwendet werden, aber der Auftragspunkt für die Polymermasse befindet sich direkt an der Düsenöffnung. Auf diese Weise wird die Polymerzusammensetzung für eine gewisse Zeit oder einen gewissen Abstand zwischen der Stirnseite und der Faser eingeschlossen.
Die Düse zur Abgabe der Polymerzusammensetzung, insbesondere eine Breitschlitzdüse, eine Vorhangbeschichtungsanlage oder eine Walzenbeschichtungsanlage, ist so ausgelegt, dass sie die geschmolzene Polymerzusammensetzung in Richtung der Schwerkraft abgibt (z. B. unmittelbar vor dem Auftreffen auf das unbeschichtete Filament).
Durch die Festlegung des Winkels oder der wesentlichen Parallelität werden unerwünschte Kräfte (Verformungskräfte, Turbulenzen durch Richtungsänderungen der Polymerzusammensetzung) reduziert, so dass eine schnelle Benetzung des Filaments erfolgen kann.
Die Polymerzusammensetzung kann einen Haftvermittler enthalten, der die Adhäsion zwischen dem anorganischen Filament und der Polymerzusammensetzung verbessert. Daher kann die Polymerzusammensetzung einen Haftvermittler enthalten.
Überraschenderweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei Verwendung eines Haftvermittlers eine Schlichte der anorganischen Faser nicht erforderlich.
Die Polymerzusammensetzung kann mit einer geeigneten Heizvorrichtung (z. B. einem (Ein- oder Doppelschnecken-) Extruder) geschmolzen werden.
Die Beschichtungsvorrichtung kann auch einen Vorratsbehälter für die Polymerzusammensetzung, die einen Haftvermittler enthält, und einen Vorratsbehälter für die Polymerzusammensetzung, die keinen Haftvermittler enthält, umfassen.
Auf diese Weise kann das Verhältnis zwischen der Polymerzusammensetzung, die einen Haftvermittler enthält, und einer Polymerzusammensetzung, die keinen Haftvermittler enthält, in geeigneter Weise angepasst werden. Das Mischen der Polymerzusammensetzung(en) kann in einer zusätzlichen Mischvorrichtung oder einem Extruder wie oben beschrieben erfolgen. Die Polymere können in fester oder flüssiger Form vorliegen (was zu einer Trocken- oder Nassmischung führt).
Außerdem wird eine Vorrichtung zur Herstellung eines Filamentbündels offenbart, die Folgendes umfasst:

a. eine Düse, konfiguriert zur Herstellung eines unbeschichteten anorganischen Filaments aus einer anorganischen Schmelze;
b. eine Beschichtungsvorrichtung wie oben beschrieben;
c. eine Faserbündelungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie aus dem beschichteten Filament ein Bündel von beschichteten Filamenten erzeugt.

Die Vorrichtung zur Herstellung eines Filamentbündels umfasst zwischen der Düse, die zur Herstellung eines unbeschichteten anorganischen Filaments aus einer anorganischen Schmelze angeordnet ist, und der Beschichtungsvorrichtung keine Vorrichtung zur Beschichtung des unbeschichteten anorganischen Filaments mit z. B. einem Haftvermittler.
Das Gerät kann eine Vielzahl von Düsen zur Abgabe des unbeschichteten anorganischen Filaments enthalten.
Die Vorrichtung zur Herstellung eines Fadenbündels kann jedoch unmittelbar nach der Beschichtungsvorrichtung Vorrichtungen zur weiteren Modifizierung des beschichteten Fadens enthalten (z. B. weitere Beschichtungsvorrichtungen, Bestrahlungsvorrichtungen, Heizvorrichtungen, Kühlvorrichtungen usw.).
Die Vorrichtung kann auch, stromabwärts der Beschichtungsvorrichtung oder optional einer weiteren Vorrichtung zur weiteren Modifizierung des beschichteten Filaments, eine Filamentführung und eine Spule zur Aufnahme des Filamentbündels umfassen.
Kurzbeschreibung der Abbildungen

1 zeigt schematisch eine Vorderansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines Filamentbündels gemäß der Offenbarung.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung aus .
3 zeigt schematisch das Verfahren zur Beschichtung des unbeschichteten anorganischen Fadens mit einer Polymerzusammensetzung.
4 zeigt schematisch das Verfahren zur Beschichtung des unbeschichteten anorganischen Filaments mit einer Polymerzusammensetzung unter Verwendung einer Breitschlitzdüse.
5 zeigt schematisch das Verfahren zur Beschichtung des unbeschichteten anorganischen Filaments mit einer Polymerzusammensetzung unter Verwendung eines Vorhangbeschichters.
6 zeigt schematisch den Prozess der Beschichtung des unbeschichteten anorganischen Filaments mit einer Polymerzusammensetzung unter Verwendung eines Walzenbeschichters.

Ausführliche Beschreibung
Die 1 und 2 zeigen Vorder- und Seitenansichten einer Vorrichtung zur Herstellung eines Filamentbündels gemäß der Offenbarung. Diese kann zur Durchführung eines Glasziehverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
Pellets aus einem anorganischen Material (insbesondere Gals) werden aus einem Vorratsbehälter Schmelzofen 1 (Buchse) zugeführt. Dort wird das anorganische Material dosiert und geschmolzen. Die Schmelze tritt durch Düsen zwischen Kühlrippen (nicht abgebildet) aus und erstarrt so. Das anorganische Material bildet den Kern der Filamente aus Kern und Polymerzusammensetzung und liegt seinerseits ebenfalls in Form von Filamenten vor. Das unbeschichtete anorganische Filament 3 wird anschließend durch eine Beschichtungsvorrichtung mit einer Düse zur Abgabe einer flüssigen Polymerzusammensetzung, z. B. einer geschmolzenen Polymerzusammensetzung, die ein thermoplastisches Polymer umfasst, geführt. Die Vorrichtung zur Herstellung eines Filamentbündels kann ferner Behälter für Haftvermittler umfassen, die die geschmolzene Polymerzusammensetzung über eine Leitung der Düse der Beschichtungsvorrichtung zuführen.
Danach können die beschichteten Fäden eine Modifizierungsvorrichtung 17 durchlaufen (z. B. eine Schlichtevorrichtung mit einer Nachschlichtwalze und einem Schlichtetrog zum Auftragen einer zusätzlichen wässrigen Lösung, wie einer Schlichte oder einer Beschichtung, vorzugsweise einer silanhaltigen Lösung. Anschließend kann in der Montagevorrichtung 6 aus den Einzelfilamenten ein Filamentbündel hergestellt werden. Dieser läuft durch einen Fadenführer 8 zu einer Spule 9, wo die Faser aufgewickelt und für die Weiterverarbeitung bereitgestellt wird.
3 zeigt schematisch den Prozess der Beschichtung des unbeschichteten anorganischen Filaments 3 mit der Polymerzusammensetzung 15 in der Beschichtungsvorrichtung in der Seitenansicht.
Das unbeschichtete anorganische Filament 3 wird in Richtung der Schwerkraft g von oben nach unten durch die Beschichtungsvorrichtung geführt. Sie weist dabei eine Geschwindigkeit V_Fila auf. Die geschmolzene Polymerzusammensetzung 15 (die z. B. einen Haftvermittler enthält) wird im Wesentlichen parallel zu dem anorganischen Filament 3 geführt. Dies wird durch die Verwendung einer Ausgabedüse (z. B. 12, 13, 14) erreicht, die die geschmolzene Polymerzusammensetzung 15 letztlich auch in Richtung der Schwerkraft ausgibt. Der Punkt, an dem die Polymerzusammensetzung auf den Faden aufgetragen wird, ist der Auftragspunkt 10. Eine Benetzung findet zu diesem Zeitpunkt jedoch noch nicht statt, da der Benetzungsprozess eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt. Der Punkt, an dem die Polymerzusammensetzung 15 den Faden 3 benetzt, d. h. in direkten Kontakt kommt, ist der Punkt, an dem die Benetzung 11 beginnt. Nach dem Beginn der Benetzung sorgt die Oberflächenspannung der Polymerzusammensetzung dafür, dass sie sich rund um den Faden ausbreitet. Je nach der Menge der dosierten Polymerzusammensetzung und/oder den Viskositätseigenschaften der Polymerzusammensetzung ist es möglich, dass auf dem Filament eine Sprenkel- oder Mantelbeschichtung der Polymerzusammensetzung erscheint.
Der Winkel Alpha zwischen dem Applikationspunkt und dem Punkt des Benetzungsbeginns, dessen Schenkel eine gedachte Gerade durch das Filament und eine direkt gegenüber dem Filament durch die Oberfläche der Polymerzusammensetzung sind, kann zwischen 0° und 25°, 0° und 10° oder 0° und 1° liegen.
Die Polymermasse 15 bewegt sich in Richtung der Schwerkraft mit der Geschwindigkeit V_poly. V_Poly und V_Fila haben im Wesentlichen die gleichen Mengen, so dass es keine unerwünschten Kräfte oder Auswirkungen zwischen der Polymerzusammensetzung und dem Filament gibt.
4 zeigt schematisch das Verfahren zur Beschichtung des unbeschichteten anorganischen Filaments mit der Polymerzusammensetzung 15 unter Verwendung einer Breitschlitzdüse 12.
In einer Breitschlitzdüse 12, wie sie in dieser Offenbarung definiert ist, wird die Polymerzusammensetzung 15 durch einen horizontalen Kanal abgegeben und fließt aufgrund der Schwerkraft vertikal nach unten. Die Breitschlitzdüse 12 ist so angeordnet, dass bei der Abgabe der Polymerzusammensetzung die vertikal ablaufende Polymerzusammensetzung auf das Filament trifft, wobei die vertikal ablaufende Polymerzusammensetzung und das Filament im Wesentlichen die gleiche Geschwindigkeit haben.
5 zeigt schematisch das Verfahren zur Beschichtung des unbeschichteten anorganischen Filaments 3 mit der Polymerzusammensetzung 15 unter Verwendung eines Vorhangbeschichters 13.
In einer Vorhangbeschichtungsanlage 13, wie sie in dieser Offenbarung definiert ist, wird die Polymerzusammensetzung 15 durch einen horizontalen Kanal dosiert, fließt aufgrund der Schwerkraft über eine Lippe und läuft dann vertikal ab. In einer Vorhangbeschichtungsanlage 13, wie sie in dieser Offenbarung definiert ist, wird die Polymerzusammensetzung 15 durch einen horizontalen Kanal dosiert, fließt aufgrund der Schwerkraft über eine Lippe und läuft dann vertikal ab. Die hier beschriebene Vorhangstreichmaschine hat den Vorteil, dass kein Druck von der Polymerzusammensetzung auf das Filament ausgeübt wird, was Faserbrüche bei hohen Geschwindigkeiten verhindert.
6 zeigt schematisch den Prozess der Beschichtung des unbeschichteten anorganischen Filaments mit einer Polymerzusammensetzung unter Verwendung eines Walzenbeschichters 14.
In einer Walzenbeschichtungsanlage 14, wie sie in der vorliegenden Offenbarung definiert ist, wird die Polymerzusammensetzung 15 durch einen horizontalen Kanal verteilt und läuft über die Oberseite einer Walze. Durch die Drehung der Walze fließt die Polymerzusammensetzung über die Walze in Richtung dieses Fadens. Aufgrund der Schwerkraft fließt die Polymerzusammensetzung vertikal ab. Die Walzenbeschichtungsanlage 14 ist so angeordnet, dass bei der Abgabe der Polymerzusammensetzung die vertikal ablaufende Polymerzusammensetzung auf das Filament auftrifft, wobei die vertikal ablaufende Polymerzusammensetzung und das Filament im Wesentlichen die gleiche Geschwindigkeit haben. Eine Schaufel 16, die auf der Walze zwischen dem Ausstoßkanal und dem Punkt des vertikalen Ausstoßes der Polymerzusammensetzung 15 und der Spitze der Walze angeordnet ist, kann die Menge der ausgestoßenen Polymerzusammensetzung 15 regulieren. Die hier beschriebene Vorhangstreichmaschine hat den Vorteil, dass kein Druck von der Polymerzusammensetzung auf das Filament ausgeübt wird, was Faserbrüche bei hohen Geschwindigkeiten verhindert.
Screening-Versuche zur Ermittlung geeigneter thermoplastischer Polymere
Aus den Bestandteilen der Tabelle 1 wurden wie folgt Proben von Polymerzusammensetzungen hergestellt: Wenn alle Komponenten fest sind, wurden Pulvermischungen durch Mischen der Pulver in einem Plastikbeutel hergestellt, Polymere in Pelletform wurden durch kryogenes Mahlen pulverisiert. Bei flüssigen Zusatzstoffen wurde der Zusatzstoff in einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst, auf pulverförmigem Polypropylen (PP) verteilt und das Lösungsmittel über Nacht in einem Abzug verdampfen gelassen.
Das so gebildete Gemisch wurde mittels eines Dosierers für Gewichtsverluste mit 300 g/h einem Thermo Scientific Process 11 (P11) Doppelschneckenextruder mit 11 mm Durchmesser und einem L/D von 45 zugeführt, der als Besatzung Transportelemente und 3 Abschnitte mit Knetelementen bei einer Geschwindigkeit von 250 U/min hat, wobei der Zylinder 8 Heizabschnitte hat, die auf 40, 120, 180, 200, 200, 200 und 200°C eingestellt sind und die Düse auf 200°C eingestellt ist. Das Extrudat wurde in einem Wasserbad mit fließendem Leitungswasser abgekühlt und pelletiert.
IFSS-Messung (Grenzflächen-Scherfestigkeit)
Aus den Pellets wurden Proben beschichteter Glasfasern hergestellt, und die Grenzflächen-Scherfestigkeit wurde durch den in L. Yang & J.L. Thomason beschriebenen Microbond-Test bestimmt: Entwicklung und Anwendung mikromechanischer Verfahren zur Charakterisierung der Grenzflächen-Scherfestigkeit (IFSS) in Faser-Thermoplast-Verbundwerkstoffen - Polymer Testing 31 (2012) 895-903). Die Pellets der oben erhaltenen Zusammensetzung wurden geschmolzen und aus der Schmelze wurde ein Faden gezogen. Aus dem Faden wurde ein loser Knoten gemacht und ein Glasfaden wurde in den losen Knoten gelegt. Der Knoten wurde festgezogen und das überschüssige PP-Filament wurde abgeschnitten, so dass ein kleiner Knoten aus PP-Filament um das Glasfilament entstand. Diese wurde unter Stickstoff erhitzt, um die PP-Zusammensetzung zu schmelzen und einen Tropfen der PP-Zusammensetzung um den Faden herum zu bilden. Nach dem Abkühlen wurde das Tröpfchen verfestigt. Der Glasfaden wurde herausgezogen, um die Scherfestigkeit der Grenzfläche zu bestimmen.
In CE1 wurde die Polymerzusammensetzung auf Glasfilamente aufgebracht, die mit einer Aminosilan-Schlichtezusammensetzung versehen waren, die für die Haftung an PP optimiert war. Bei CE2-CE4, E5, RE6-RE7, E8-E19 wurde die Polymerzusammensetzung ohne jegliche Schlichtezusammensetzung auf Glasfilamente aufgetragen, die von der Fibrecoat GmbH geliefert wurden.
Werkstoffe:

A) C1) Typ MAH: Exxelor PO1020 von Exxon Mobil, mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes Polypropylen (0,9 Gew.-% Anhydrid) C1) Typ ITA: Scona TSPP 8219 GA von BYK Chemie GmbH, mit Itaconsäureanhydrid gepfropftes Polypropylen (2 Gew.-% Anhydrid) C1) Typ Epoxid: Scona TPPP 8104 FA von Chemie GmbH, mit Glycidylmethacrylat gepfropftes Polypropylen (2,5 Gew.-% Glycidylmethacrylat)
B) PP595A von SABIC, Propylen-Homopolymer mit MFR nach ISO1133 bei 230 °C und 2,16 kg von 47 dg/min
C2) PA: Radipol S24HA der Radicii-Gruppe, Polyamid 6 PE-HEMA: Poly(ethylen-hydroxyethylmethacrylat) mit 12 Gew.-% Hydroxyethylmethacrylat Vinyl-Oligosilan: Silquest G-170 von Momentive Performance Materials Aminopropyl-Oligosilan: Silquest VX-225 von Momentive Performance Materials Acryloxyoligosilan: Silquest A-274 von Momentive Performance Materials -Titanat-Pyrophosphat: Ken-React LICA 38 von Kenrich Petrochemicals, Inc., Neopentyl(diallyl)oxy tri(dioctyl)pyrophosphate titanate

Die oben als C2) bezeichneten Verbindungen haben ein Wasserstoffatom, das eine Wasserstoffbindung bilden kann, oder eine funktionelle Gruppe, die durch (teilweise) Hydrolyse der Gruppe ein Wasserstoffatom erzeugt.
Sonstige
EVA: Poly(ethylenvinylacetat) mit 10 Gew.-% Vinylacetat Zirconatphosphat: Ken-React ZN 12 von Kenrich Petrochemicals, Inc., Isooctanol-Hydrogenphosphat-Zirkonium-Komplex
Die oben als Sonstige bezeichneten Verbindungen haben kein Wasserstoffatom, das eine Wasserstoffbindung bilden kann, und keine funktionelle Gruppe, die durch (teilweise) Hydrolyse der Gruppe ein Wasserstoffatom erzeug.
Andere Messverfahren
Schmelzviskosität
Die Viskosität der Schmelze wurde gemäß ISO6721-10:2015 entweder an Pellets oder an extrudierten Stücken gemessen, die in das oszillierende Scherrheometer mit Platte eingesetzt wurden. Es wurde ein MCR 502-Rotationsrheometer von AntonPaar verwendet. Die Probe wurde in der Prüfgeometrie mit einem Durchmesser von 25 mm bei der Messtemperatur aufgeschmolzen (der Ofen war auf 250 °C oder 290 °C eingestellt). Die Probe wurde im Ofen 1 Minute lang vorgewärmt, um eine vollständig aufgeschmolzene Probe zu erhalten, und auf einen Spalt von 1 mm zurechtgeschnitten, woraufhin eine oszillierende Scherung mit einer Winkelfrequenz von 1 rad/s und einer Scherdehnung von 5 % vorgenommen wurde. Während dieses Tests wurde die Viskosität der Schmelze als Funktion der Zeit überwacht.
Zur Kalibrierung des Rheometers wurden lineare Standard-Propylen-Homopolymere (mit unterschiedlichen Schmelzflussraten) verwendet.
Schmelztemperatur

Die Schmelztemperatur wird durch Differential-Scanning-Kalorimetrie unter Verwendung der zweiten Heizkurve bestimmt, wobei die erste Heizrate 10 °C/min, die erste Kühlrate 10 °C/min, die zweite Heizrate 10 °C/min und das Probengewicht 5 mg beträgt. Tabelle 1

	A) (Gew.- %)	C1) Typ	B) (Gew. -%)	C2) Typ	C2 (Gew.- %)	Sonstige	IFSS [MPa]
CE1	3	MAH	97				23
CE2			100				7,1
CE3						EVA (100 Gew.-%)	6,3
CE4			99			Zirconatphosphat: (1 Gew.- %)	8,6
E5	100	MAH					25,3
RE6				PA	100		12,6
RE7				PE-HEMA	100		10,2
E8			92	Vinyl-Oligosilan:	8		15
E9			99	Titanat-Pyrophosphat:	1		13
E10			96	Vinyl-Oligosilan:	4		14,2
E11	100	ITA					24,5
E12	100	Epoxid					11,8
E13	3	MAH	97				15
E14	10	MAH	90				14,9
E15	20	MAH	80				16,8
E16	3	MAH	96	Titanat-Polyphosphat	1		20,2
E17	3	MAH	93	Vinyl-Oligosilan:	4		13,3
E18	3	MAH	93	Aminopropyl-Oligosilan:	4		10,5
E19			96	Acryloxyoligosilan:	4		11,4

In CE1 führten die Glasfasern mit der Schlichtezusammensetzung, die mit einer Zusammensetzung aus mit Maleinsäureanhydrid gepfropftem Polypropylen beschichtet war, zu einem hohen IFSS-Wert.
CE2 zeigt, dass die Anwendung von Polypropylen auf Glasfasern ohne Schlichtemittel zu einem niedrigen IFSS-Wert von weniger als 10 MPa führt.
Der Vergleich von CE3 und CE4 mit CE2 zeigt, dass die Verwendung von Verbindungen, die kein Wasserstoffatom haben, das eine Wasserstoffbindung bilden kann, und die keine funktionelle Gruppe haben, die durch (teilweise) Hydrolyse der Gruppe ein Wasserstoffatom erzeugt, immer noch zu einem niedrigen IFSS-Wert von weniger als 10 MPa führt.
Der Vergleich von E5, RE6, RE7 und E8 mit E19 und CE2 zeigt, dass die Verwendung von Verbindungen mit einem Wasserstoffatom, das eine Wasserstoffbindung bilden kann, oder mit einer funktionellen Gruppe, die durch (teilweise) Hydrolyse der Gruppe ein Wasserstoffatom erzeugt, zu einem hohen IFSS-Wert von über 10 MPa führt.
Der ILSS von nackten Glasfasern zu reinem Anhydrid-gepfropftem PP ist sehr hoch (E5 und E11) und übertrifft sogar den von geschlichteten Glasfasern mit PP/PP-g-MAH 97/3 Harz (CE1). Die Verdünnung von PP-g-MAH in PP-Homopolymer verringert die ILSS-Werte (E13-E15), aber selbst eine Verdünnung auf 3 Gew.-% PP-g-MAH (E13) führt noch zu einem relativ hohen ILSS-Wert. Die Wirkung von epoxidgepfropftem PP ist geringer als die von anhydridgepfropftem PP (E12 gegenüber E4 und E11).
Der Zusatz eines Oligosilans zu PP führt zu einem hohen ILSS (E8 und E10 gegenüber CE2). Beim Vergleich verschiedener Arten von Oligosilanen hat Aminopropyl-Oligosilan in Kombination mit PPMAH (E18) die geringste Wirkung. Das Acryloxyoligosilan (E19) hat eine etwas höhere Wirkung und das Vinyloligosilan (E10) eine deutlich höhere Wirkung. Eine Erhöhung des Vinyl-Oligosilan-Anteils auf 8 Gew.-% führte zu einem leichten Anstieg (E8).
Die Zugabe sowohl von Oligosilan als auch von gepfropftem PPMAH zu PP hat keine großen Auswirkungen auf ILSS. Die Zugabe von beiden führt zu einem niedrigeren ILSS als die Zugabe von einem der beiden einzeln (E17 gegenüber E10, E17 gegenüber E13).
Der Zusatz eines Titanatpyrophosphats führt zu einem hohen ILSS (E9 gegenüber CE2). Die Zugabe von Titanatpyrophosphat und einem gepfropften PPMAH zu PP führt zu einem starken Anstieg des ILSS. Die Zugabe von beiden führt zu einem höheren ILSS als die Zugabe von einem der beiden einzeln (E16 gegenüber E9, E16 gegenüber E13).
Spezifische Wechselwirkungen über Alkohol- oder Amin/Amid-Gruppen führen zu höheren ILSS-Werten, die jedoch immer noch am unteren Ende aller getesteten Proben liegen, RE6 und RE7.
Die Zusammensetzungen wurden wie unten beschrieben für die Anwendung auf gerade gesponnenen Glasfasern hergestellt.
Mischungssatz 1: Mischungen

Verschiedene Mischungen von SABIC® 514M12 und SABIC® PP595A wurden durch Extrusion in einem ESDE 35 mm 27 L/D Einschneckenextruder, Typ ESE 1-35-27 mit Temperatureinstellungen des Zylinders auf 150, 240, 290, 290 und 290°C hergestellt. Der Extruder wurde mit einer Schmelzepumpe und einer Schlitzdüse beschickt. Die Temperaturen des Schmelzefilters, der Schmelzepumpe, des Rohrs zur Düse und der Düse wurden alle auf 290 °C eingestellt. Die Viskosität wurde ebenfalls bei 290 °C gemessen. In Tabelle 1 ist die Korrelation zwischen dem Gehalt an SABIC® 514M12 und der Schmelzviskosität dargestellt. Tabelle 1: Viskosität von extrudierten SABIC® 514M12/PP595A-Mischungen.

Probe nr	Gewichtsverhältnis SABIC® 514M12/595A	Druck [bar]	Temperatur	Viskosität [Pa.s] bei 290°C
1	100/0	50	290	1,8
2	75/25	50	290	2,6
3	50/50	50	290	3,4
4	25/75	50	290	5,7
5	0/100	50	290	19,4

Mischungssatz 2: visbroken PP595A
Das Visbreaking wurde auf einem Krauss-Maffei-Berstorff ZE25A 25 mm gleichlaufenden Doppelschneckenextruder mit 48 L/D durchgeführt. Die Schnecke besteht aus Förderelementen mit Knetsektionen. Der Zylinder hat 11 Abschnitte mit Temperaturen von 40, 120, 160, 190, 190, 190, 190, 190, 190, 190 und 190°C. Die Temperatur der Düse wurde ebenfalls auf 190°C eingestellt. Das PP595A-Granulat wurde mit Hilfe eines Dosierers mit Gewichtsverlust zugeführt. Das Peroxidgemisch wurde in Linpar 10-13-Öl aufgelöst und mit einer Flüssigkeitspumpe in den Extruder am Zylinder 4 eingespeist. Die Mengen der Peroxide und des aktiven Sauerstoffs sind in Tabelle 2 aufgeführt. Das Extrudat wurde in einem Wasserbad mit fließendem Leitungswasser abgekühlt und pelletiert. Die Schmelzviskosität wurde bei 250°C gemessen. Tabelle 2: Schmelzviskosität von PP bei 250°C als Funktion des aktiven Sauerstoffs.

6 7

T101 [ppm] 0 1200

T301 [ppm] 0 1000

Aktivsauerstoff [ppm] 0 196

Viskosität bei 250 °C [Pa.s] 198.6 20
Zusammensetzungssatz 3: visbroken PP595A
Das Visbreaking wurde in größerem Maßstab mit Peroxid-Masterbatches auf einem Krauss-Maffei-Berstorff ZE40A-UTX 40 mm gleichlaufenden Doppelschneckenextruder mit 43 L/D durchgeführt. Die Schnecke besteht aus Transportelementen mit 3 Knetsektionen. Die Peroxide wurden als 20-Gew.-%-Masterbatches zusammen mit PP595A-Pellets zugegeben. Die Sollwerte für das Temperaturprofil waren 20, 20, 30, 50, 100, 150, 230, 230, 230, 230, 235, 260 und 260°C. Die Proben wurden mit 175 U/min und 100 kg/h extrudiert. Die Mengen der Peroxide und des aktiven Sauerstoffs sind in Tabelle 3 aufgeführt. Die Schmelzviskosität wurde bei 250°C gemessen. Tabelle 3: Schmelzviskosität von PP bei 250°C als Funktion des aktiven Sauerstoffs.

8 9 10

T101 [ppm] 0 1200 1200

T301 [ppm] 0 3000 6000

Aktivsauerstoff [ppm] 0 344 566

Viskosität bei 250 °C [Pa.s] 173 6.6 3.1
Der Aktivsauerstoffgehalt der Formulierungen wird auf der Grundlage der Peroxidkonzentration und des Aktivsauerstoffgehalts des Peroxids berechnet, wie sie im technischen Datenblatt des Lieferanten zu finden sind.
z.B. Probe 7 enthält 1200 ppm Trigonox 101 und 1000 ppm Trigonox 301. Der Aktivsauerstoffgehalt von Trigonox 101 beträgt 10,14 % und von Trigonox 301 7,4 %, so dass sich der Aktivsauerstoffgehalt dieser Probe auf 196 ppm beläuft.
Liste der Bezugszeichen

1: Buchse (Schmelzofen)
2: Düse
3: Anorganisches unbeschichtetes Fillament
4: Beschichtungsvorrichtung
5: Beschichtetes anorganisches Filament
6: Montagevorrichtung
7: Filamentbündel
8: Fadenführer
9: Spule
10: Linie/Punkt des ersten Kontaktes
11: Linie/Punkt des Beginns der Benetzung
12: Breitschlitzdüse
13: Vorhangbeschichter
14: Walzenbeschichter
15: Zusammensetzung des Polymers
16: Messer
17: Gerät zur Modifizierung
Alpha: Winkel zwischen der Polymerzusammensetzung und dem anorganischen Faden zwischen dem Benetzungspunkt und dem Anfangskontaktpunkt.
VPoly: Geschwindigkeit und Richtung der Ausgabe der geschmolzenen Polymerzusammensetzung.
VFila: Geschwindigkeit und Richtung des anorganischen Ausgangsfilaments.

Claims

Beschichtetes Filament, umfassend ein anorganisches Filament und eine Polymerzusammensetzung, die ein thermoplastisches Polymer umfasst, wobei die Polymerzusammensetzung in direktem Kontakt mit dem Filament steht, wobei das beschichtete Filament eine Länge von 100 mm oder mehr aufweist.
Das beschichtete Filament nach Anspruch 1, wobei die Polymerzusammensetzung einen Haftvermittler umfasst.
Beschichtetes Filament nach Anspruch 1 oder, wobei die Zusammensetzung A) ein gepfropftes Polypropylen, das mit C1) einer Seitenkettenverbindung, die eine Wasserstoffbindung bilden kann, gepfropft ist, und/oder B) ein nicht gepfropftes Polypropylen und C2) eine Verbindung, die eine Wasserstoffbindung bilden kann, umfasst, wobei die Gesamtmenge von A) und B), bezogen auf die Polypropylenzusammensetzung, mindestens 70 Gew.-% beträgt und die Polypropylenzusammensetzung D) ein niedermolekulares Polyethylen mit einem Molekulargewicht von höchstens 5000 in einer Menge von weniger als 10 Gew.-%, bezogen auf die Polypropylenzusammensetzung, umfasst.
Beschichtetes Filament nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polymerzusammensetzung eine Schmelzviskosität im Bereich von 1,0 bis 25 Pas bei der Schmelztemperatur der Polymerzusammensetzung aufweist, wobei die Schmelztemperatur der Polymerzusammensetzung an einer 5mg-Probe unter Verwendung einer Differential-Scanning-Kalorimetrie auf der zweiten Heizkurve unter Verwendung einer Aufheiz- und Abkühlrate von 10°C/min bestimmt wird und wobei die Schmelzviskosität gemäß ISO6721-10:2015 durch Anwenden einer oszillierenden Scherung auf die geschmolzene Probe bei einer Winkelfrequenz von 1 rad/s und einer Scherbelastung von 5% bestimmt wird.
Beschichtetes Filament nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung eine Sprenkel-Beschichtung oder eine Mantelbeschichtung ist.
Filamentbündel mit einer Vielzahl von beschichteten Filamenten nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Filamentbündel ein sogenanntes Garn nach Anspruch 6.
Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Filaments, das die folgenden Schritte umfasst: a. Herstellung eines unbeschichteten anorganischen Filaments aus einer anorganischen Schmelze, vorzugsweise eines unbeschichteten Glasfilaments; b. Bereitstellen einer geschmolzenen Polymerzusammensetzung, die ein thermoplastisches Polymer umfasst; c. Auftragen der geschmolzenen Polymerzusammensetzung auf das unbeschichtete anorganische Filament, vorzugsweise unter Verwendung einer Walzdüse, einer Vorhangstreichdüse oder einer Schlitzdüse, und Erstarrenlassen der geschmolzenen Polymerzusammensetzung und d. Erhalten eines beschichteten Filaments, das ein anorganisches Filament umfasst, das mit der Polymerzusammensetzung beschichtet ist und wobei das anorganische Filament in direktem Kontakt mit der Polymerzusammensetzung steht, und e1. Schneiden des beschichteten Filaments in Stücke mit einer Länge von 100 mm oder mehr, oder e2. Bündeln einer Vielzahl der beschichteten Filamente zu einem Filamentbündel oder einem Garn und gegebenenfalls Schneiden des Filamentbündels oder Garns in Stücke mit einer Länge von 100 mm oder mehr.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Polymerzusammensetzung einen Haftvermittler umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei während des Aufbringungsschritts das Polymer auf das unbeschichtete anorganische Filament in einem absoluten Winkel von höchstens 45°, 10°, 5°, 1° oder 0° trifft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8-10, wobei beim Auftragen der Polymerzusammensetzung auf das unbeschichtete anorganische Filament die Geschwindigkeit, mit der das Polymer aufgetragen wird, 50 % bis 110 %, 95 % bis 105 % oder 99 % bis 101 % der Geschwindigkeit beträgt, mit der das anorganische Filament bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8-11, wobei die Geschwindigkeit, mit der das anorganische Filament bewegt wird, 500 bis 3000 m/min, 1250 bis 1750 m/min oder 1450 bis 1550 m/min beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die anorganische Schmelze oder/und der unbeschichtete anorganische Faden während der Herstellung elektrostatisch aufgeladen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8-13, wobei die Polymerzusammensetzung eine Schmelzviskosität im Bereich von 1,0 bis 25 Pas bei der Schmelztemperatur der Polymerzusammensetzung aufweist, wobei die Schmelztemperatur der Polymerzusammensetzung an einer 5mg-Probe unter Verwendung einer Differential-Scanning-Kalorimetrie auf der zweiten Heizkurve unter Verwendung einer Aufheiz- und Abkühlrate von 10°C/min bestimmt wird und wobei die Schmelzviskosität gemäß ISO6721-10:2015 durch Anwenden einer oszillierenden Scherung auf die geschmolzene Probe mit einer Winkelfrequenz von 1 rad/s und einer Scherbelastung von 5% bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das Polymer mit einer Schmelzvorrichtung, vorzugsweise einem Extruder, geschmolzen wird.
Beschichtetes Filament, erhältlich durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 8-14.
Filamentbündel, erhältlich nach dem Verfahren der Ansprüche 8-14.
Beschichtungsvorrichtung zur Herstellung eines beschichteten Fadens aus einem unbeschichteten anorganischen Faden, umfassend: a. eine Heizvorrichtung zur Herstellung einer flüssigen Polymerzusammensetzung, z. B. einer geschmolzenen Polymerzusammensetzung, die ein thermoplastisches Polymer umfasst; b. eine Düse, die so angeordnet ist, dass sie die aus der Heizvorrichtung erhaltene flüssige Polymerzusammensetzung in Richtung der Schwerkraft abgibt, und die so angeordnet ist, dass die flüssige Polymerzusammensetzung ein unbeschichtetes anorganisches Filament an einem Auftragspunkt berührt und das unbeschichtete anorganische Filament an einem Benetzungspunkt zu benetzen beginnt; c. eine Zuführungsleitung zwischen der Heizvorrichtung und der Düse; d, wobei die Düse so eingerichtet ist, dass der Winkel Alpha zwischen dem Auftragspunkt und dem Punkt, an dem die Benetzung beginnt, dessen Schenkel eine imaginäre gerade Linie durch das Filament und eine imaginäre gerade Linie durch die Oberfläche des Polymers direkt gegenüber dem Filament sind, zwischen 0° und 45°, 0° und 10°, 0° und 5° oder 0° und 1° liegt.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 18, die ferner ein Reservoir für ein organisches Polymer, das einen Haftvermittler enthält, und ein Reservoir für ein organisches Polymer, das keinen Haftvermittler enthält, umfasst.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, wobei die zum Austragen des Polymers angeordnete Düse eine Schlitzdüse, eine Vorhangstreichdüse oder eine Walzendüse ist.
Vorrichtung zur Herstellung eines Filamentbündels, umfassend: a. eine Düse, die zur Herstellung eines unbeschichteten anorganischen Filaments aus einer anorganischen Schmelze angeordnet ist; b. eine Beschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18-20; c. eine Faserbündelungsvorrichtung, die zur Herstellung eines Bündels beschichteter Filamente aus dem beschichteten Filament angeordnet ist.