DE19851685A1

DE19851685A1 - Verfahren zur hydrophilen Ausrüstung von Fasern auf Basis von Polyolefinen oder Polyester unter Einsatz von Heterocyclen

Info

Publication number: DE19851685A1
Application number: DE19851685A
Authority: DE
Inventors: Paul Birnbrich; Norbert Bialas; Raymond Mathis; Petra Padurschel; Sven Wucherpfennig
Original assignee: Cognis Deutschland GmbH and Co KG
Current assignee: BASF Personal Care and Nutrition GmbH
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2000-05-11
Also published as: WO2000028131A3; WO2000028131A2; EP1137839A2

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur hydrophilen Ausrüstung von Fasern, die ausschließlich oder ganz Polyolefine oder Polyester enthalten, wobei man eine Mischung, enthaltend (a) überwiegend Polyolefine oder Polyester und (b) 0,01 bis 10 Gew.-% - bezogen auf die Summe von Polyolefin und Polyester - einer Zusammensetzung, die mindestens eine Verbindung aus der Klasse der Heterocyclen enthält, bei Temperaturen im Bereich von 180 bis 320 DEG C auf übliche Weise einer formgebenden Verarbeitung zu Fasern unterwirft, wobei DOLLAR A (i) man der Mischung, die man der formgebenden Verarbeitung unterwirft, vor oder während dieser formgebenden Verarbeitung keine Übergangsmetallverbindungen zudosiert, (ii) die Heterocyclen (b) ausgewählt sind aus der Klasse der Oxazoline der allgemeinen Struktur (I), worin der Rest R·1· einen gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 7 bis 21 C-Atomen und die Reste R·2· und R·3· unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen Methylrest bedeuten, und der Klasse der Imidazoline der allgemeinen Struktur (II), worin der Rest R·4· einen gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 7 bis 21 C-Atomen und der Rest R·5· Wasserstoff oder eine Gruppe CH¶3¶, C¶2¶H¶5¶, CH¶2¶-CH¶2¶-NH¶2¶ oder CH¶2¶-CH¶2¶-OH bedeuten und daß DOLLAR F1 (iii) die Heterocyclen (b) im individuellen Benetzungstest mindestens vier Cyclen bis zum Versagen benötigen.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hydrophilen Ausrüstung von Fasern, die aus schließlich oder ganz Polyolefine oder Polyester enthalten. Dabei kommen spezielle He terocyclen zum Einsatz.

Stand der Technik

In zahlreichen Fällen muß die Oberfläche von Kunststoff-Erzeugnissen mit speziellen Effekten versehen werden, die sich während der Formgebung entweder aus technischen Gründen gar nicht bzw. nur unvollkommen oder aber aus wirtschaftlichen Gründen nur unvorteilhaft erzeugen lassen. Ein solcher Effekte ist beispielsweise die Verbesserung der Benetzbarkeit mit polaren Flüssigkeiten wie Wasser - technische Anwendungen liegen hier beispielsweise auf dem Gebiet der Herstellung von Hygieneartikeln.

Bei der Herstellung von Hygieneartikeln, wie Windeln oder Damenbinden, werden ab sorbierende Materialien verwendet, um wäßrige Flüssigkeiten aufzunehmen. Um den di rekten Kontakt mit dem absorbierenden Material beim Tragen zu verhindern und den Tragekomfort zu erhöhen wird dieses Material mit einem dünnen, wasserdurchlässigen Vliesstoff umhüllt. Derartige Vliesstoffe werden üblicherweise aus synthetischen Fasern, wie Polyolefin- oder Polyesterfasern hergestellt, da diese Fasern preiswert zu produzieren sind, gute mechanische Eigenschaften aufweisen und thermisch belastbar sind. Allerdings eignen sich unbehandelte Polyolefin- oder Polyesterfasern für diesen Einsatzzweck nicht, da sie aufgrund ihrer hydrophoben Oberfläche keine ausreichende Durchlässigkeit für wäßrige Flüssigkeiten aufweisen.

Zu diesem Zweck muß die Faseroberfläche durch eine entsprechende Präparation hydro phil ausgerüstet werden. Gewünscht ist weiterhin, daß die hydrophile Ausrüstung der Fa ser möglichst lange erhalten bleibt, ohne daß die Wasserdurchlässigkeit des Vliesstoffs verringert wird. Werden derartige Vliesstoffe beispielsweise in Windeln verarbeitet, kön nen diese mehrfach beansprucht werden, ohne wasserundurchlässig zu werden. Auf diese Weise wird die Tragezeit der Windeln erhöht und der durch verbrauchte Windeln verur sachte Abfall verringert.

US-A-5,045,387 beschreibt beispielsweise ein Mittel zur hydrophilen Ausrüstung von Polyolefinfasern welches eine Mischung aus einem alkoxyliertem Ricinolsäurederivat, einem hydrierten Ricinolsäurederivat, einer C₁₈-Fettsäure und einem polyalkoxylierten Polymethylsiloxan enthält. Dieses Mittel muß von außen auf die Oberfläche der Fasern oder Folien aufgebracht werden.

US-A-5,654,086 beschreibt die hydrophile Ausrüstung von ansonsten hydrophoben Fa sern auf Basis thermoplastischer Kunststoffe, wobei man die hydrophobe Faser mit einer Mischung aus fünf oberflächenaktiven Substanzen (Tensiden) behandelt. Dabei handelt es sich um (A) Polyoxyalkylen-Addukte von C_28-50-Alkoholen oder -Alkylaminen oder Fettsäureamiden auf Basis von C_30-50-Fettsäuren, (B) Polyoxyalkylen-Addukte von Fettsäureamiden auf Basis von C_20-28-Fettsäuren, (C) Fettsäureamide auf Basis von C_16-28-Fettsäuren und Alkanolaminen, (D) Polyoxyalkylen-Addukte C_10-22- Alkylphosphat-Salzen und (E) C_12-16-Alkylsulfonatsalzen.

EP-A-400,622 beschreibt ein Verfahren, um nichtgewebten Materialien, die hydrophobe Fasern enthalten, hydrophile Eigenschaften zu verleihen. Dabei wird eine Zusammenset zung, die spezielle polyoxyalkylierte sekundäre oder tertiäre Amine enthält, vor dem Ver spinnen in eine geschmolzene Zusammensetzung eingebracht, die Polyolefin enthält.

EP-B-372 890 beschreibt Fasern auf Polyolefin- oder Polyester-Basis mit einem mit der Oberfläche verhafteten Schmiermittel. Dieses Schmiermittel umfaßt eine Mischung aus (1) Fettsäurediethanolamid, (2) einem Polyether-modifizierten Silikon, (3) einem Sorbi tan-Fettsäureester und (4) einem Metallsalz eines Alkylsulfonats; dabei liegen die Kom ponenten (1) bis (4) in speziellen Mengenverhältnissen vor. Gemäß Seite 3, Zeilen 20-26 wird die Mischung der Komponenten (1) bis (4) auf die Oberfläche aufgebracht. Diese Technik des Aufbringens der die vier Komponenten enthaltenden Mischung auf die Ober fläche bereits fertiger Fasern wird auch auf Seite 4, Zeilen 6-9 nochmals näher erläutert. Dort sind als Aufbring-Techniken genannt: a) der Einsatz von Rollen, b) ein Aufsprühen und c) das Eintauchen. Es handelt sich demnach um ein Verfahren, bei dem eine Mi schung der Komponenten (1) bis (4) in einem zusätzlichen Verarbeitungsschritt auf die Oberfläche von Polyolefin-Formteilen aufgebracht wird. Der in Anspruch 1 der EP-B-372 890 verwendete Ausdruck "mit der Faseroberfläche verhaftet" ist demnach vom Fach mann klar in der Weise zu verstehen, daß es sich dabei lediglich um eine lockere und temporäre Haftung - etwa durch relativ schwache Adhäsionskräfte - handelt, keinesfalls aber um eine dauerhafte Verankerung.

EP-B-616 622 betrifft extrudierbare, kompostierbare Polymerzusammensetzungen, um fassend ein extrudierbares, thermoplastisches Polymer, Copolymer oder Mischungen da von, die ein abbauförderndes System aus einem autooxidativen Bestandteil und einem Übergangsmetall enthält. Das autooxidative System umfaßt dabei eine Fettsäure, eine substituierte Fettsäure oder Derivate oder Mischungen davon, wobei die Fettsäure 10 bis 22 C-Atome aufweist und mindestens 0,1 Gew.-% ungesättigter Verbindungen und min destens 0,1 Gew.-% freie Säure enthält. Das Übergangsmetall ist in der Zusammenset zung in einer Menge von 5-500 ppm in Form eines Salzes enthalten und ausgewählt aus der Gruppe Kobalt, Mangan, Kupfer, Cer, Vanadium und Eisen. Die Zusammensetzung soll in Form einer Folie einer Dicke von etwa 100 Mikron bei 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von mindestens 80% innerhalb von 14 Tagen oxidativ zur Versprödung ab baubar sein.

WO 98/42898 beschreibt die Verwendung von Amphiphilen zur dauerhaften Hydrophili sierung der Oberflächen von Polyolefin-basierten Formkörpern, Fasern und Folien. Dabei unterwirft man eine Mischung enthaltend (a) überwiegend ein oder mehrere Polyolefine, (b) 0,01 bis 10 Gew.-% - bezogen auf die Polyolefine - ein oder mehrerer migrationsfähi ger Amphiphile und (c) 0,01 bis 1000 ppm ein oder mehrerer Übergangsmetall- Verbindungen - Metallgehalt der Übergangsmetall-Verbindungen bezogen auf die Po lyolefine - bei Temperaturen im Bereich von 180 bis 320°C auf übliche Weise einer formgebenden Verarbeitung wie Extrusions-, Kalandrier-, Spritzgußverfahren und der gleichen. Gemäß der technischen Lehre der WO 98/42898 ist bei der Herstellung der hy drophilisierten Polyolefin-Formkörper zwingend, daß alle drei Merkmale (a), (b) und (c) beachtet werden, d. h. daß bei der Herstellung zwingend eine Übergangsmetall- Verbindung, die als Katalysator anzusehen ist, eingesetzt wird.

Es ist auch bekannt, die Eigenschaften der Kunststoff-Oberfläche zur Erzielung spezieller Effekte durch beispielsweise oxidative Nachbehandlungsverfahren wie Corona- oder Plasmabehandlung zu verbessern. Hierbei wird der Kunststoff in Gegenwart von Gasen und Entladungen an der Oberfläche oxidiert oder chemisch modifiziert, wodurch sich gewisse Oberflächen-Eigenschaften des Kunststoffs modifizieren lassen. Diese Methoden erfordern jedoch neben einem hohen Energieeinsatz stets einen zusätzlichen Arbeitsgang und führen zu Ozonemissionen bei der Fertigung von Kunststoffteilen. Daneben sind chemische Vorbehandlungsverfahren wie z. B. das Behandeln mit Fluor- oder Chlorgas, mit Chromschwefelsäure oder Fluorsulfonsäure, usw. seit längerem bekannt.

Beschreibung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Arbeitsmittel bereitzustellen, mit denen Fa sern auf Basis von Polyolefinen oder Polyester sowie davon abgeleitete Werkstoffe wie Vliese nachhaltig hydrophil ausgerüstet und der mehrfachen Benetzung durch wäßrige Medien - beispielsweise Urin - zugänglich gemacht werden können.

Der Begriff der Hydrophilisierung - in jüngerer Zeit spricht man auch oft von Hydrophi lierung - ist dem Fachmann wohlvertraut. Hierzu wird in dem bekannten Standardwerk "Lexikon für Textilveredlung" (Herausgeber: Hans-Karl Rouette; Band 1; Dülmen 1995, Seiten 859-862) ausgeführt, daß durch Hydrophilisierung hydrophobe Fasern für Wasser benetzbar gemacht werden, was etwa für eine bessere Auswaschbarkeit von Synthesefaserartikeln wie auch für einen besseren Tragekomfort solcher Artikel sinnvoll ist. Beispiele für meßtechnische Indikatoren einer erfolgreichen Hydrophilisierung sind etwa das Netzen (die Oberflächenausbreitung einer Flüssigkeit) oder die Steighöhe (ein Maß für die Geschwindigkeit, mit der Wasser in textilen Flächengebilden entgegen der Schwerkraft transportiert wird).

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Hydrophilisierung - synonym hierfür wird im folgenden auch der Begriff der "hydrophilen Ausrüstung" verwendet - verstan den, daß Polyolefin- bzw. Polyester-Oberflächen, die mit Wasser einen Benetzungswin kel von mehr als 90° bilden - also "hydrophobe" Grenzflächen - durch eine spezielle Maßnahme so modifiziert werden, daß ihr Grenzwinkel nach dieser Maßnahme zu kleine ren Werten hin verschoben ist. Es handelt sich hier um eher dynamische Wechselwirkun gen entsprechend modifizierter Polymeroberflächen mit Molekülen oder Substraten, die nicht immobilisiert, sondern in flexibler Weise mit der Polymeroberfläche in Kontakt ste hen. In dieser Hinsicht grenzen sich die Wirkungen, die unter den Begriff der Hydrophili sierung fallen, ausdrücklich von Phänomenen ab, bei denen Moleküle oder Substraten in dauerhafter Fixierung mit der Polymeroberfläche in Kontakt stehen, wie es etwa bei Be schichtungen und Verklebungen oder beim Färben und Bedrucken der Fall ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur hydrophilen Ausrüstung von Fasern, die ausschließlich oder ganz Polyolefine oder Polyester enthalten, wobei man eine Mischung enthaltend (a) überwiegend Polyolefine oder Polyester und (b) 0,01 bis 10 Gew.-% - be zogen auf die Summe von Polyolefin und Polyester - einer Zusammensetzung, die minde stens eine Verbindung aus der Klasse der Heterocyclen enthält, bei Temperaturen im Be reich von 180 bis 320°C auf übliche Weise einer formgebenden Verarbeitung zu Fasern unterwirft, wobei

a) man der Mischung, die man der formgebenden Verarbeitung unterwirft, vor oder während dieser formgebenden Verarbeitung keine Übergangsmetallverbindungen zudosiert,
b) die Heterocyclen (b) ausgewählt sind aus der Klasse der Oxazoline der allgemeinen Struktur (I), worin der Rest R¹ einen gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 7 bis 21 C-Atomen und die Reste R² und R³ unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen Methylrest bedeuten, und der Klasse der Imidazoline der allgemeinen Struktur (II), worin der Rest R⁴ einen gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 7 bis 21 C-Atomen und der Rest R⁵ Wasserstoff oder eine Gruppe CH₃, C₂H₅, CH₂- CH₂-NH₂ oder CH₂-CH₂-OH bedeuten und daß
c) die Heterocyclen (b) im individuellen Benetzungstest mindestens vier Cyclen bis zum Versagen benötigen.

Der "individuelle Benetzungstest" ist wie folgt durchzuführen:

1. Man vermengt 600 g eines hochmolekularen Polypropylen-Granulates (Handelspro dukt "Eltex PHY 671" der Firma Solvay) mit 9,0 g (= 1,5 Gew.-%) der - hinsichtlich einer hydrophilen Ausrüstung - zu prüfenden Substanz. Diese Mischung wird durch einen Trichter in einen Extruder eingebracht (Doppelschneckenextruder DSK 42/7 der Firma Brabender OHG/Duisburg). Ein Extruder ist - wie dem Fachmann hinlänglich bekannt - eine Kunststoff-Verarbeitungsmaschine, welche zum kontinuierlichen Mi schen und Plastifizieren sowohl von pulver- als auch granulatförmigen Thermoplasten geeignet ist. Unter dem Einfülltrichter befindet sich neben einer Wasserkühlung, die ein verfrühtes Schmelzen des Granulates bzw. Pulvers verhindern soll, auch eine ge genläufige Doppelschnecke, die der Länge nach in drei Heizzonen aufgeteilt ist. Die Temperatur der Heizzonen und die Drehzahl der Doppelschnecke lassen sich über ei nen Datenverarbeitungs-Plast-Corder PL 2000 regeln, der über eine PC-Schnittstelle mit dem Extruder verbunden ist. Dabei werden die Heizzonen I, II und III auf eine Temperatur von jeweils 200°C eingestellt, wobei die drei Heizzonen luftgekühlt wer den, um die Temperatur konstant zu halten. Die Mischung von Polyopropylen- Granulat und Prüfsubstanz wird automatisch durch die gegeneinander laufende Dop pelschnecke in den Extruder eingezogen und entlang der Schnecke befördert. Die Drehzahl wird auf 25 Umdrehungen pro Minute eingestellt, um eine gute Durch mischung und Homogenisierung zu gewährleisten. Diese homogene und praktisch bläschenfreie Mischung gelangt schließlich in eine Düse, die eine vierte Heizzone darstellt. Die Temperatur dieser Düse wird auf 200°C eingestellt - bei dieser Tempe ratur verläßt also die Mischung den Extruder. Die Düse wird so gewählt, daß der mittlere Durchmesser des Stranges nach dem Austritt aus dieser Düse im Bereich von etwa 2-3 mm liegt. Dieser Strang wird granuliert, d. h. in kleine Stücke geschnitten, wobei man Längen von etwa 2-4 mm einstellt. Das erhaltene Granulat läßt man auf 20°C abkühlen. Dieses Granulat wird in einer Schmelzspinnanlage bei einer Verarbei tungstemperatur von 280°C (d.h. man stellt sowohl die Schmelzsterntemperatur als auch die Temperatur der Spinndüse auf 280°C ein) gravimetrisch (d. h. durch Schwerkrafteinwirkung) in Fasern überführt. Die erhaltenen Fasern weisen einen Fa sertiter im Bereich von etwa 10-30 dtex auf (1 dtex entspricht 1 g Faser pro 10000 m Faserlänge). Anschließend werden 500 m dieser Faser auf eine Rolle mit einem Durchmesser von 6,4 cm aufgewickelt. Diese auf die Rolle aufgewickelte Faser wird von der Rolle abgezogen und das abgezogene kreisförmige Gebilde durch mittiges Verknoten stabilisiert, wobei ein Gebilde erhalten wird, das die Form einer "8" hat; dieses Gebilde wird nachfolgend als "Strängchen" bezeichnet.
2. Man füllt einen 1-l-Meßzylinder (Glaszylinder mit einem Innendurchmesser von 6,0 cm) mit destilliertem Wasser von 20°C und zwar bis zur 1000-ml-Markierung. Nun hält man das zu prüfende Strängchen in der Weise, das seine Längsrichtung mit der Vertikale des Meßzylinders übereinstimmt, d. h. daß das Strängchen als vertikale "8" erscheint. An den untersten Teil dieser "8" hängt man nun ein Gewicht, das aus Cu- Draht besteht, wobei die Masse des Cu-Drahtes 0,2064 g Cu pro Gramm Strängchen beträgt. Dieser Cu-Draht wird in Form von Windungen an dem Strängchen befestigt, wobei der Durchmesser der Cu-Draht-Windungen etwa 1 bis 2 cm beträgt; anschlie ßend werden diese Cu-Draht-Windungen durch leichtes Drücken zwischen Daumen und Zeigefinger zusammengepreßt. Nun hält man das Strängchen mit dem Cu- Gewicht über die Wasseroberfläche des Meßzylinders und zwar so, daß der untere Teil des Cu-Gewichtes in das Wasser eintaucht und der unterste Teil des Strängchens sich etwa 2 mm über der Wasseroberfläche befindet. Dann läßt man das Strängchen los und mißt mit einer Stoppuhr die Zeit in Sekunden, die das Strängchen benötigt, um von der 1000-ml-Markierung bis zur 200-ml-Markierung zu gelangen. Beginn und Ende der Meßzeit sind dadurch definiert, daß das unterste Ende des Strängchens je weils die 1000-ml- bzw. die 200-ml-Marke passiert. In der vorliegenden Versuchsan ordnung bedeutet das, daß das Strängchen auf seinem Weg zwischen den genannten Markierungen eine Tauchstrecke von 28,3 cm zurückgelegt hat. Dieser erste Meßwert wird als C1-Wert ("Wert des ersten Benetzungscyclus") bezeichnet.
3. Das Strängchen wird unmittelbar nach Bestimmung des C1-Wertes aus dem Meßzy linder genommen, mit Zellstoff abgetupft und 1 Stunde in einem Umlufttrocken schrank (Typ UT 5042 EK der Firma Heraeus) bei 40°C getrocknet. Anschließend wird Schritt 2 wiederholt. Der jetzt erhaltene Wert in Sekunden der 28,3-cm-Sinkzeit wird als C2-Wert ("Wert des zweiten Benetzungscyclus") bezeichnet. Trocknung und Bestimmung der 28,3-cm-Sinkzeit werden nun erneut wiederholt, wobei man den C3- Wert ("Wert des dritten Benetzungscyclus") erhält. Trocknung und Bestimmung der 28,3-cm-Sinkzeit werden nun erneut wiederholt, wobei man den C4-Wert ("Wert des vierten Benetzungscyclus") erhält. Trocknung und Bestimmung der 28,3-cm-Sinkzeit werden nun erneut wiederholt, wobei man den C5-Wert ("Wert des fünften Benet zungscyclus") erhält. Gewünschtenfalls kann die beschriebene Prozedur auch noch mehrfach wiederholt werden, es können also bei Bedarf auch noch C5-, C6-, C7- usw. Werte bestimmt werden.
4. Sofern 28,3-cm-Sinkzeiten (C1- bis C5-Werte) oberhalb von 180 Sekunden liegen, wird der jeweilige Cyclus beendet.
5. Sofern an dem Strängchen, vorwiegend in dessen oberen Teil, beim Eintauchen in das Wasser des Meßzylinders Luftblasen hängenbleiben, werden diese sofort mittels eines Drahtes oder durch kurzes Berühren mit einem Finger entfernt.

Der individuelle Benetzungstest gilt als bestanden, wenn die Werte für C1, C2 und C3 jeweils maximal 50 Sekunden oder weniger betragen. Dies ist gleichbedeutend damit, daß beim Einsatz einer erfindungsgemäß geeigneten Prüfsubstanz, d.h. eines Heterocyclus (b), zur hydrophilen Ausrüstung des Polypropylens frühestens beim Durchlaufen des vierten Cyclus (C4-Wert) ein Wert oberhalb von 50 Sekunden erreicht wird. Ein Heterocyclus (b) ist dann geeignet im Sinne der vorliegenden Erfindung, wenn ein Versagen, also ein 28,3- cm-Sinkzeiten-Wert oberhalb von 50 Sekunden, frühestens beim C₄-Wert eintritt.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden Oxazoline sind wie bereits gesagt durch die allge meine Struktur (I) charakterisiert. Der Rest R¹ kann dabei gesättigt oder ungesättigt, ge radkettig oder verzweigt sein. Diese Verbindungen können sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform setzt man solche Oxazoline (I) ein, bei denen der Rest R¹ eine gesättigte Alkylgruppe mit 7 C- Atomen ist.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden Imidazoline sind wie bereits gesagt durch die all gemeine Struktur (II) charakterisiert. Der Rest R⁴ kann dabei gesättigt oder ungesättigt, geradkettig oder verzweigt sein. Diese Verbindungen können sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform setzt man solche Imidazoline (II) ein, bei denen der Rest R⁴ eine gesättigte Alkylgruppe mit 7 C-Atomen ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung setzt man solche Verbin dungen (b) ein, die im individuellen Benetzungstest mindestens sechs Cyclen bis zum Versagen benötigen. Bei diesen Verbindungen sind also sämtliche Werte C1, C2, C3, C4 und C5 im oben beschriebenen individuellen Benetzungstest unterhalb von 50 Sekunden.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden Verbindungen (b) sind zur Migration befähigt. Darunter ist zu verstehen, daß diese Verbindungen in der Lage sind, im Zuge der Her stellung der Fasern durch beispielsweise Extrusionsverfahren an die Oberfläche des re sultierenden Polyolefin- bzw. Polyester-Formkörpers zu gelangen. Sie reichern sich da durch an der Oberfläche bzw. den Oberflächen-nahen Bereichen der Kunststoff-Matrix an, was durch sukzessives Abtragen von Oberflächenschichten in der Größenordnung von jeweils wenigen Nanometern und anschließende Abscan-Techniken von der Anmelderin verifiziert wurde.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren zugänglichen Polyolefin- bzw. Polyesterfa sern sowie daraus herstellbare textile Flächengebilde - etwa Vliese - zeichnen sich durch eine ausgezeichnete Benetzbarkeit durch wäßrige Medien aus.

Durch das technische Handeln im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits sichergestellt, daß die angestrebte verbesserte und dauerhafte Oberflächen-Hydrophilie erreicht wird, andererseits, daß dies ohne Beeinträchtigung anderer Werkstoffparameter gelingt.

Die Einarbeitung der Heterocyclen (b) in die Kunststoff-Matrix geschieht im Rahmen üblicher formgebender Verarbeitungsprozesse wie Extrusionsverfahren und dergleichen. Dabei kann es gewünscht sein, eine vorkonfektionierte Mischung der Komponenten a) und b) einzusetzen. Mitverwendete weitere übliche Hilfsstoffe, die sich bei der Verarbei tung von Kunststoffen allgemein bewährt haben und die dem Fachmann bekannt sind, beispielsweise Slipmittel, Antistatika, Gleitmittel, Trennmittel, UV-Stabilisatoren, Anti oxidantien, Füllstoffe, Brandschutzmittel, Entformungsmittel, Nukleirungsmittel und An tiblockmittel können entsprechend in getrennter Form vorkonfektioniert und bei der ab schließenden Aufmischung der Fertigprodukte zugegeben werden. Es kann aber - bei spielsweise bei Anwendung der Extrudiertechnik - auch gewünscht sein, die Komponen ten b) und/oder andere Additive ganz oder teilweise direkt in die Polymerschmelze am Extruder einzudosieren, so daß die Mischung der Komponenten a) und b) - und gegebe nenfalls weiterer Hilfsstoffe - nicht schon von vornherein als Vorkonfektionat vorhanden ist, sondern erst im Extruder selbst vorliegt. Eine derartige Technik bietet sich beispiels weise dann an, wenn die der Polymerschmelze zuzudosierenden Verbindungen b) in flüs siger Form vorliegen und ein Einspritzen dieser Komponente einfacher ist, als eine Vor konfektionierung.

Es kann auch gewünscht sein - obgleich zur Erzielung des erfindungsgemäßen Effektes nicht erforderlich - im Anschluß an den erfindungsgemäßen Einsatz der Komponenten a) und b) auf übliche Weise eine Corona- oder Plasmabehandlung vorzunehmen.

Als Komponente a) sind im Rahmen der Erfindung Polyolefine bevorzugt. Hier eigenen sich an sich alle heute bekannten Polymer- und Copolymertypen auf Ethylen- bezie hungsweise Propylen-Basis. Auch Abmischungen reiner Polyolefine mit Copolymeren sind grundsätzlich geeignet. Für die erfindungsgemäße Lehre besonders geeignete Poly mertypen sind in der nachfolgenden Zusammenstellung aufgezählt:
Poly(ethylene) wie HDPE (high density polyethylene), LDPE (low density polyethylene), VLDPE (very low density polyethylene), LLDPE (linear low density polyethylene), MDPE (medium density polyethylene), UHMPE (ultra high molecular polyethylene), VPE (vernetztes Polyethylen), HPPE (high pressure polyethylene); isotaktisches Polypro pylen; syndiotaktisches Polypropylen; Metallocen-katalysiert hergestelltes Polypropylen, schlagzäh-modifiziertes Polypropylen, Random-Copolymere auf Basis Ethylen und Pro pylen, Blockcopolymere auf Basis Ethylen und Propylen; EPM (Poly[ethylen-co- propylen]); EPDM (Poly[ethylen-co-propylen-co-konjugiertes Dien]).

Weitere geeignete Polymertypen sind: Poly(styrol); Poly(methylstyrol); Po ly(oxymethylen); Metallocen-katalysierte alpha-Olefin- oder Cycloolefin-Copolymere wie Norbornen-Ethylen-Copolymere; Copolymere, die zu mindestens 80% Ethylen und/oder Styrol enthalten und zu weniger als 20% Monomere wie Vinylacetat, Acrylsäu reester, Methacrylsäureester, Acrylsäure, Acrylnitril, Vinylchlorid. Beispiele solcher Polymeren sind: Poly(ethylen-co-ethylacrylat), Poly(ethylen-co-vinylacetat), Po ly(ethylen-co-vinylchlorid), Poly(styrol-co-acrylnitril). Geeignet sind weiterhin Pfropfco polymere sowie Polymerblends, das heißt, Mischungen von Polymeren, in denen unter anderem die vorgenannten Polymere enthalten sind, beispielsweise Polymerblends auf Basis von Polyethylen und Polypropylen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Homo- und Copolymere auf Basis von Ethylen und Propylen besonders bevorzugt. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung setzt man dementsprechend als Polyolefin ausschließlich Polyethylen ein, in einer anderen Ausführungsform ausschließlich Polypropylen, in einer weiteren Ausführungsform Copolymere auf Basis von Ethylen und Propylen.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist Komponente a) Polypropylen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der gemäß dem oben be schriebenen Verfahren hergestellten hydrophilisierten und durch wäßrige Medien benetz baren Fasern auf Polyolefin bzw. Polyester-Basis zur Herstellung textiler Flächengebilde. Vorzugsweise sind dabei die textilen Flächengebilde Vliesstoffe. In einer besonders be vorzugten Ausführungsform sind diese textilen Flächengebilde zum Einsatz in Windeln bestimmt.

Für den letztgenannten Fall, den Einsatz von textilen Flächengebilden in Windeln, stellt der individuelle Benetzungstest eine geeignete Simulation dar. Windeln werden nämlich üblicherweise über einen Zeitraum von 3 bis 5 Stunden getragen, wobei ihre Innenseite durchschnittlich bis zu 3-mal mit Urin benetzt wird. Es muß dann gewährleistet sein, daß ein hydrophil ausgerüstetes Vlies auf Basis eines ansonsten hydrophoben Kunststoffs je weils ausreichend benetzbar ist, so daß der Urin durch das Vlies penetrieren und vom Ab sorbermaterial der Windel gebunden werden kann.

Vijesstoffe können nach allen im Stand der Technik bekannten Verfahren der Vliesher stellung, wie sie beispielsweise in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A 17, VCH Weinheim 1994, Seiten 572-581, beschrieben werden, hergestellt wer den. Bevorzugt sind dabei Vliese, die entweder nach dem sogenannte "dry laid"- oder dem Spinnvlies- oder spunbond-Verfahren hergestellt wurden. Das "dry laid"-Verfahren geht von Stapelfasern aus, die üblicherweise durch Kardieren in Einzelfasern getrennt und anschließend unter Einsatz eines aerodynamischen oder hydrodynamischen Verfah rens zum unverfestigten Vliesstoff zusammengelegt werden. Dieser wird dann beispiels weise durch eine thermische Behandlung zum fertigen Vlies verbunden (das sogenannte "thermobonding"). Dabei werden die synthetischen Fasern entweder soweit erwärmt, daß deren Oberfläche schmilzt und die Einzelfasern an den Kontaktstellen miteinander ver bunden werden, oder die Fasern werden mit einem Additiv überzogen, welches bei der Wärmebehandlung schmilzt und so die einzelnen Fasern miteinander verbindet. Durch Abkühlung wird die Verbindung fixiert. Neben diesem Verfahren sind natürlich auch alle anderen Verfahren geeignet, die im Stand der Technik zum Verbinden von Vliesstoffen eingesetzt werden. Die Spinnvliesbildung geht dagegen von einzelnen Filamenten aus, die nach dem Schmelzspinnverfahren aus extrudierten Polymeren gebildet werden, wel che unter hohem Druck durch Spinndüsen gedrückt werden. Die aus den Spinndüsen austretenden Filamente werden gebündelt, gestreckt und zu einem Vlies abgelegt, wel ches üblicherweise durch "thermobonding" verfestigt wird.

Beispiele

Mit unterschiedlichen Prüfsubstanzen (B1 und B2 = erfindungsgemäße Beispiele) ausge rüstete Polypropylen-Prüfkörper wurden dem oben beschriebenen individuellen Benet zungstest unterworfen. Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt; an gegeben sind dabei die 28,3-cm-Sinkzeiten (in Sekunden) nach ein, zwei, drei, vier und fünf Benetzungscyclen (Spalten C1 bis C5).

Tabelle 1

Es ist deutlich, daß die Werte C1, C2 und C3 bei den Beispielen B1 und B2 sämtlich un terhalb des kritischen Wertes von 50 Sekunden liegen. Beispiel B2 zeigt sogar noch nach fünf Benetzungscyclen ganz ausgezeichnete Werte.

Claims

1. Verfahren zur hydrophilen Ausrüstung von Fasern, die ausschließlich oder ganz Po lyolefine oder Polyester enthalten, wobei man eine Mischung enthaltend (a) überwie gend Polyolefine oder Polyester und (b) 0,01 bis 10 Gew.-% - bezogen auf die Sum me von Polyolefin und Polyester - einer Zusammensetzung, die mindestens eine Ver bindung aus der Klasse der Heterocyclen enthält, bei Temperaturen im Bereich von 180 bis 320°C auf übliche Weise einer formgebenden Verarbeitung zu Fasern unter wirft, dadurch gekennzeichnet, daß

a) man der Mischung, die man der formgebenden Verarbeitung unterwirft, vor oder während dieser formgebenden Verarbeitung keine Übergangsmetallver bindungen zudosiert,
b) die Heterocyclen (b) ausgewählt sind aus der Klasse der Oxazoline der allge meinen Struktur (I), worin der Rest R¹ einen gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 7 bis 21 C-Atomen und die Reste R² und R³ unabhängig von einander Wasserstoff oder einen Methylrest bedeuten, und der Klasse der Imi dazoline der allgemeine Struktur (II), worin der Rest R⁴ einen gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 7 bis 21 C-Atomen und der Rest R⁵ Wasserstoff oder eine Gruppe CH₃, C₂H₅, CH₂-CH₂-NH₂ oder CH₂-CH₂-OH bedeuten und daß
c) die Heterocyclen (b) im individuellen Benetzungstest mindestens vier Cyclen bis zum Versagen benötigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei man als Komponente a) Polypropylen einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei man als Komponente b) Undecyloxazolin und/oder 1-Aminoethyl-2-oleyl-imidazolin einsetzt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei man bei der formgebenden Ver arbeitung übliche weitere Hilfsstoffe zur Verarbeitung von Kunststoffen zusetzt und/oder als zusätzlichen weiteren Verarbeitungsschritt auf übliche Weise eine Coro na- oder Plasmabehandlung vornimmt.

5. Verfahren um nichtgewebten Materialien, die Fasern aus Polyolefin oder Polyester enthalten, hydrophile Eigenschaften zu verleihen und sie für wäßrige Medien durch lässig zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß man die gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellten hydrophil ausgerüsteten Fasern auf Basis von Polyolefin oder Polyester auf übliche Weise - beispielsweise zu Vliesstoffen - weiterverarbeitet.

6. Verwendung der gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 herge stellten hydrophilisierten und durch wäßrige Medien benetzbaren Fasern auf Polyole fin- oder Polyester-Basis zur Herstellung textiler Flächengebilde.

7. Verwendung nach Anspruch 6, wobei die textilen Flächengebilde Vliesstoffe sind.

8. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die textilen Flächengebilde zum Einsatz in Windeln bestimmt sind.