DE2021305A1 - Thermoplastische Polymere mit Faserstruktur - Google Patents

Thermoplastische Polymere mit Faserstruktur

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DE2021305A1
DE2021305A1 DE19702021305 DE2021305A DE2021305A1 DE 2021305 A1 DE2021305 A1 DE 2021305A1 DE 19702021305 DE19702021305 DE 19702021305 DE 2021305 A DE2021305 A DE 2021305A DE 2021305 A1 DE2021305 A1 DE 2021305A1
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polyethylene
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Gallacher Lawrence Vincent
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Wyeth Holdings LLC
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American Cyanamid Co
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Description

PATeMTANWALTE
OU I. MAAS
D R. W. P P E I F F E R
D& F. VOITHENLEiTNER -
8 MÜNCHEN ?3
UNGERERSTi?. 25-TtL. i1«.· 02 35 '
22 701
American Cyanamid Company,_ Wayne.,,.....NewJersey, V.St. k. 'Thtirmoplaatlache Polymere mit Faserο bruktur
Die Erfindung bezieht elöh" auf'-ein Verfahren zur Htirattvllung ".'/on "stark gefaaerben thermoplastischen !Hoffen und betrifft inobenondere ein verbeBaertef) Vörfatiren zur Hera teilung von feinfaserigen Gebilden auo bharmo-■ plastischen Stoffen.
Therinoplautische Stoffe aind bekannt und werden In vielen verochiedenen und beoonderen Formeη verwendet. Eine aölehe Form, für die ea viele vorteilhafte Anwendunga-■m Hg Ii chic ei t.on gibt, atellon porüae Formen ml I; teilchenförmigen und faoerförmigen porenbildenden Stoffen dar. Ku; üind-boreito verochiodene Verfahren bekannt t die zur Hero teilung von porüaen formen thermoplaatiacher Stoffe angewandt werden können.
Nach einem aolchen Verfahren wird ein thörnioplaotiacheo HarK mit einem porenbildenden Material: vermischt und dati poreiibLidende Material änachließend öelektiv entfernt, wo du roh ein poröouo 'Harap.rp(Hik.b zuriloliMeibt.* Nach eiriem ainleren Verfahren. w«r-den Teilchen mn) theriiiüplaotlecheii Harz, v;upx'eül. und güaiiitert,; um Mikroporön in 2w1deheriräuinen
Ü na β H4 / 2 0 7 β ·
zwischen den Teilchen zu erzeugen. Ein weiteres Verfahren beruht auf der Dispergierung eines inerten Matrixmaterials, das zusammen mit einem thermoplastischen Harz in einer Sinterstufe zusammengepreßt und verdichtet und anschließend extrahiert wird, wodurch ein porösen thermoplastisches Produkt zurückbleibt. Die Bndprodukte, die , nach vielen dieser bekannten Verfahren erhalten werden, haben Jedoch den Nachteil, daß ate außer geringer Gleich-. Mäßigkeit des Produkty geringe mechanische Festigkeit oder' niedere« Porenvolumen sowie allgemeLn schlechte Qualität aufweisen»
Dien» Nachteile werden durch das erflndungogemüße Verfahren beseitigt. Duo erfindungsgemäße Vorfuhren besteht darin, daß man ein mit Löaungami btelft extruhLerbare-s bherinoplafjt Lsohß-Ej Harz mit einem thermoplarj biochen PoLyiimrnn, du;i uuri Pn'lyübhylirn, lnotuktlnchum Polypropylen, LnotuktlMchom" Poly(1-buben), iuotaktischem Poly(4-niß thy lpe η tan), Po Iy/; Ly co In Uu re, Polyäthylen te re ph thulat, Polyhexamethylencebacamld, dem Polyamid von 12 Aininododenanoliuro oder Mischungen dieser Polymeren miteinander odor mit Poly tetrafluoräthylen» Polyaorylnibril oder einem thormopluntischen Polyurethanolastoinor'on bnntnht, bnl olnnr Tomporatur vorminoht, din llbor dem Liohifiolispunkt don Polymeren ilogt, auf die Mischung be! T)Lnor Temporatur Im Bordifih von 15° unterhalb bio 90° oberhalb dou Schinelapunkto des Polymeren zur Auffane rung don Polymeren Scherkräfte einwirken läßt, und das Harz auu der Miachung mit LöoungomltteLn extrahiert, I:!Lne wnltern Auobildiub.; dloneu VtU'r'ahronfj besteht darin, naoh dtMii Vürminchen und vor dor Looungninn bei extraktion elm* Vf! ι Π. i.'hbun^ durch zn f'ihren, Ririü weitere Aufjgöii-bulbung döü erf Lihlun^;t;ff>jiuiü:in Vorfiüireno bentehb ilarln, vor oder whrend den Miauhont) hLiiüii PM 1 In ho f Γ zumim« b ζ on,
υ / ο
BAD ORIGINAL
Erfindungsgemäß wird mit anderen Worten ein erstes festes teilchenförmigos thermoplastisches Harz, das in einem gewählten Auslaugmittel oder Lösungsmittel unlöslich ist, zu. einem zweiten thermoplastischen Harz gegeben, das als Dispergiermatrix dient und in dem gewählten Auslaugmittel oder Lösungsmittel löslich ist. Wenn diese Harze vermischt und bei Temperaturen oberhalb oder gerade etwas unterhalb des Schmelzpunkts des ersten Harzes der Einwirkung von Scherkräften, wie sie beispielsweise durch Walzen erzeugt werden, ausgesetzt werden» wird Überraschenderweise von dem ersten Harz eine Fasermatten- oder -bahnstruktur gebildet« Wenn das Material verdichtet wird, findet eine stärkere Auffeaerung In der Struktur mit verbesserten Eigensdhaften und erhöhter Permeabilität statt. Biese Faseretruktur des ersten Harzes in der Matrix aus den zweiten Harz wird dann mit dem gewählten Lösungsmittel auegelaugt, das das zweite Harz entfernt, wodurch die etark gefaserte oder vliesartige Struktur zurückbleibt.
Die stark gefaserte oder vliesartige Struktur, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt wird, läQt-slch genauer als faat ununterbrochenes und einheitliches dreidimensionales Netzwerk oder eine solche Struktur bezeichnen, die miteinander verbundene Bänder enthält. Die· ee Struktur ist praktisch fUr alle halbkristallinen thermoplastischen Polymeren, zum Beispiel Polyolefine, Polyester,. Polyamide und andere gleich, wenn ale nach dei erfindungsgemäßen Verfahren aufgefasert oder fibrilliert werden. Ähnliche Strukturen werden erhalten, wenn zwei oder mehr halbkristalline thermoplastische Polynere in der beschriebenen Weise aufgefaeert werden.
Erfindungsgeinäß wird ein faserbildendes halbkristallinee thenBoplaetiechee Polymereβ, sub Beispiel Polyäthylen,
00988Α/2Ό76
. BAD ORIGINAL
isotaktisches Polypropylen, isotaktisches Poly(1-buten), iaotaktisches Foly(4-methylpenten), Polyglycolsäure, Polyäthylenterephthalat, Polyhexamethylensebacamid, FoIy-12-aniinododecansäureamid oder Mischungen dieser Polymeren miteinander oder mit Polytetrafluoräthylen, Polyacrylnitril oder einem thermoplastischen Polyurethanelastomeren, bei eiifer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts dee Polymeren in einer Harzmatrix, zum Beispiel PoIymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyvinylacetat und dergleichen in woichflemachtor oder nicht woichgemachtor Form, dispergiert oder damit vermischt. Das zweite Harz wird zweckmäßig nach oelnor Ltialichkeit in einem Lösungsmittel, in dem das faserbildende halbkriatalline thermoplaotische Polymere unlöslich ist, und nach seiner Verarbeitungstemperatur ausgewählt. Es ist wesentlich, daß das zweite Harz bei der gewählten Temperatur verarbeitet werden kann und eine vergleichbare SchmelzviskooitHt wie die fasorbildende Komponente bei der Verarbeitungstemperatur aufweist. Wenn also Polyäthylen als faserbildendes halbkristallines thermoplastisches Polymeres und Polymethylmethacrylat als zweites, die Harzmatrix bildendes Harz gewählt wird, soll die Mischung bei einer Temperatur von etwa 145 bis etwa 210oC verarbeitet werden. Außerdem sind die chemischen Eigenschaften der Matrixkomponente und der faserbildenden Komponente von Bedeutung, da davon die Wechselwirkung der beiden Phasen an ihrer Grenzfläche abhängt. Es wird jedenfalls angenommen, daß aus diesem Grund Polystyrol und Polymethylmethacrylat Polyd-buten) verschiedene Eigenschaften verleihen und daß Polyolefinfaaerstrukturen verbessert werden, wenn die Polymethylmethacrylatmatrix mit Polyäthylenoxid modifiziert wird.
Das Dispergieren, Mischen oder Vereinigen, wie der Vorgang alt diesen verschiedenen Begriffen bezeichnet werden
009884/2076
kann, kann auf einem Doppelwalzenmiacher oder einer anderen üblichen Mischvorrichtung mit hoher Scherwirkung durchgeführt werden. Sobald die Mischung gleichmäßig und die Durchmischung vollständig ist, kann die Temperatur gesenkt werden, so daß weiteres Walzen unter Scherbeanspruchung zur Ausrichtung und Auffaserung des thermoplastischen Polymeren führt. Nach beendetem Verminchen kann die Polymer-Matrix-Mischung alternativ komprimiert, extrudiert oder in anderer Üblicher Weise zur Erzielung einer Scherwirkung mit der Matrix behandelt werden, um das thermoplastische Polymere aus- , zurichten und aufzufaeern. Die Komprimierung kann ge- ■ wünschtenfalls nach dem Walzen erfolgen.
Hierauf wird dio erzeugte Polymer-Matrix-Struktur mit einem geeigneten auslaugenden Lösungsmittel, zum Beiiipiel Toluol, Aooton, Äthylendichlorid, Mothylonchlorid, Methylalkohol oder anderen geeignet gewählten Lösungsmitteln behandelt, die das zweite Harz oder die Matrix extrahieren, auslaugen oder lösen, wodurch das faserige Produkt zurückbleibt. Diese Extraktion kann nach jeder üblichen Methode, zum Beispiel durch Durchtränken oder Besprühen, erfolgen und durch Erwärmen beschleunigt werden, sofern dafür gesorgt wird, daß die faserige Struk— i tür erhalten bleibt.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Fasermatten- oder -vlleßstruktur enthält keine extrudierten Fäden oder gleichmäßige Poren, sondern enthält und besteht aua einem Vlies aus gestreckten, untereinander verbundenen, gerichteten faaerartigen Strängen, Membranen, verzweigten Bändern und Fibrlllen.
Eb wird angenommen, daß die besondere Struktur, dia nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird, nämlich stark faasrige Vließ- oder Mattenstruktur, durch
009884/2076 ,
die Übertragung von Zug- und Scherkräften, die durch das Walzen, Komprimieren oder Extrudieren ausgeübt werden, und außerdem durch die Temperatur der Polymer-Matrix-Miechung während der Auffaserung bedingt ist. Wenn daher eine Polymer-matrix-Mischung auf einer Vorrichtung mit hoher Scherwirkung verarbeitet wird, ergibt eine bei niederer Temperatur durchgeführte Verarbeitung bei Temperaturen von etwa 15°ü unter dem Schmelzpunkt bia etwa dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes in hohem Maße orientierte vließ- oder mattenartige Faserstrukturen mit niederer Permeabilität. Eine Vorarbeitung bei einer Temperatur· bis zu etwa 9O0C über dem Schmelzpunkt führt zu Produkten mit geringerer Auffaoerung und höherer Permeabilität. Mit zunehmender Temperatur nimmt alno die Auffaserunp; ab und die Pormoabilitllt zu. Ks wird daruuf hingewiesen, daß oich die Zugfestigkeit bei Senkung dor Vararbeitungstomporaturen unter den Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymeren erhöht. Die Orientierung erfolgt hauptsächlich in Bozug auf die Fasern, wahrend dio MolokUlorientierung verhältnismäßig gering int,, mit Aunnahmo der Fülle, In donon dlo Fibrillierung oder Auffaserung bei oder unter dem Schmelzpunkt Induziert wird.
Die stark fibrillierte oder gefaserte Struktur, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wird, kann als synthetischer Stoff oder als Kunstleder, als poröses Subrtrat in Batterien oder Brennstoffzellen, als Filtermembran oder als Membran für andere technische Anwendungen oder für Bandagen und andere medizinische Anwendungen verwendet werden und hat außerdem viele Anwendungsmöglichkeiten auf dem Gebiet des Formpresaens oder Extrudierens. Die verschiedne Natur der Polymeren, die nach dem erfindungsgcmäüen Verfahren f!brilliert oder gefasert werden können, ermöglicht eine Auswahl dea faserbildonden Polymeren aufgrund der besten Eigenschaften flir das besondere Anwendungsgebiet,
DOM 88472076
BAD ORIGINAL
für das ea bentimmt ist und der mit einer solchen Anwendung verbundenen wirtschaftlichen Erfordernisse. Ein weiteres beonderea Merkmal des erfindungsßemäßen Verfahrens iot, daß nicht au3laugbare Füllstoffe, zum Beispiel lösliche . organische Farbstoffe, färbende Pigmente wie Ruß, Cnlciumcarbonat, Binonoxid, Siliciumdioxid und andere Füllstoffe zugesetzt werden können. Vor der Bildung der Faserstruktur können der Mischung zwar Bindemittel und andere Stoffe zugesetzt werdendes ist aber eine Besonderheit des erfindungagemäßen Verfahrens, daß gewünschte Eigenschaften des Produkts ohne Zusatz von Füllstoffen und Bindemitteln oder andere Modifizierungen, die nach der Extraktion durchgeführt werden, erzielt werden.
Das Material kann wie oben angegeben vor dem Extrahieren extrudiert, zu Schichtstoffen verarbeitet oder in die Gestalt vorteilhafter Formen gebracht werden, die nach dem Extrahieren erhalten bleiben. Das fertige geformte Produkt kann aber auch nachträglich in einer Weise behandelt, geschnitten, geformt oder bearbeitet werden, die die Faserstruktur nicht zerstört. Das Endprodukt kann ferner zusammen mit Substraten wie Geweben, Metallen, Kunststoffen und anderen brauchbaren Materialien verwendet oder damit verbunden werden.
Durch die folgenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert. Teile und Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht, wenn nichts anderes angegeben ist.
Beispiel 1
60 Teile Polymethylmethaorylat in Fora von Pelleta »um Formpressen, 20 Teile hochmolekulares Polyäthylenoxid in Pulverfora und 30 Teile lineare« Polyäthylen in Fora von
9884/2Ό76
BAD ORIGINAL
Pellets werden in dieser Reihenfolge auf einem Doppelwalzenkautschukmischer vermischt, desnen Walzen mit Wasserdampf beheizt sind, um die Walzenoberfläche bei 17O0C zu halten. Diese Temperatur liegt deutlich Über den Schmelz- oder Erweichungspunkt jeder Komponente, so daß die Mischung rasch eine visuell gleichmüßige Schmelze bildet. Nachdem sich eine gleichmäßige Schmelze gebildet hat, wird das Walzen weitere 5 Minuten bei der höchsten Geschwindigkeitseinstellung (50 UpM für die schnellere Walze, 56 UpM für die langsamere Walze) fortgesetzt, um eine innige Vermischung der Komponenten zu gewährleisten und eine Reckung oder Orientierung und partielle Fibrillierung oder Auffaserung des Polyäthylens herbeizuführen. Dann wird die Mischung von der Walze als dicke Folie abgenommen und in quadratische Platten mit einer Kantenlänge von etwa 10 cm (4") geschnitten. Die Platten werden durch Pressen bei 1700G und anschließendes Abkühlen unter Druck zu Folien mit einer Dicke von 0,89 mm (0,035") geformt. Die Folien werden bei 250^ in ein gelinde gerührtes Methytnchloridbad eingetaucht, das in 3 Stunden praktisch die gesamte (99 H) Polymethylmethaorylat-Polyäthylenoxid-Matrix extrahiert.
Das erhaltene Produkt ist eine weiche weiße Folie mit lederartigem Aussehen. Im Elektronenmikroskop zeigt sich eine Struktur aus verschlagenen Fasern und Bändern mit Faserdurchmesaern von wenigen Mikron. Die Durchlässigkeit für Wasserdampf wird nach der ASTM-Methode E-96,Ausführung B bestimmt und beträgt 35 g mm/24 Stdn. 646 cm2 (1400 gramimile/24 hours - 100 inch2) . Die Luftdurchlässigkeit wird mit dem Gurley-Deneometer gemessen und beträgt 40 Sekunden für den Durchgang von 100 ecm Luft durch eine Fläche von 6,5 cm (1 aquere Inch) bei einer Druckdifferenz von 0,013 Atmosphären· Die Zugfeetigkeiten sind richtungs- ' Abhängig, wobei die durchschnittliche Zugfestigkeit 14'kg/cm2 (200 pai) beträgt. *
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Wenn die ursprünglichen Platten, die aus der gewalzten Folie geschnitten werden, ohne Pressen mit Lösungsmittel extrahiert und anschließend mikroskopisch untersucht werden, wird gefunden, daß die Hauptstruktur aus gerecktem, in einer Richtung angeordneten Bändern und Fibrillen mit weit größeren Abmessungen als in den gepreßten Folien besteht. Die Preßstufe führt also zu einer verstärkten Fibrillierung und Verknäuelung der Fibrillen.
Das Polyäthylenoxid in der Masse verbessert die Vermischung des Polyäthylens und des Polymethylmethacrylats, so daß bei niedrigeren Temperaturen gewalzt werden kann. ([ Ferner können Folien aus Polyäthylenoxid enthaltenden "■ Mischung bei,Raumtemperatur leicht gehandhaht und ge bogen werden.
B e i s ρ i e 1 2
Die gleiche Zusammensetzung, wie sie in Beispiel 1 beschrieben ist, wird in der gleichen Weise verarbeitet, mit der Ausnahme, daß, sobald eine gleichmäßige Mischung auf dem Walzenstuhl bei 17O0C entstanden ist, die Walzenoberflächen unter den Schmelzpunkt des Polyäthylens, nämlich uuf 121J0O/abkühlen gelassen werden, während daa Walzen forttföflctzt wird. Dies führt au dem Ergobnin, daß das Polyäthylen auf dem Walzenstuhl zu kristallisieren ■'" beginnt, während Scherkräfte auf das Polyäthylen einwirken. Einige der in dieser Weiae erzeugten Platten werden bei 1250G gepreßt und mit Methylenchlorid extrahiert, wodurch eine etwas steifere Folieala in Beispiel 1erhalten wird. Die Zugfestigkeit der Folien betragen 155 kg/cm (2200 psi) in Faserrichtung und 35 kg/cm2 (500 psi) quer zur Faserrichtung, und die DurchlaJaelt für 100 com Luft beträgt 800 Sekunden unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen»
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Die Übrigen Flatten werden bei 170 ^ gepreßt und dann extrahiert. Die erhaltenen Pollen sind im Aussehen und in ihren physikalischen Eigenschaften denen von Beispiel 1 ziemlich ähnlich, was darauf hinweist, daß die Orientierunga- oder Reckeffekte, die durch Walzen bei niederer Temperatur erzielt werden, durch Pressen bei einer Temperatur von 17O0C, die um 300C über dem Schmelzpunkt von Polyäthylen liegt, rückgängig gemacht werden.
Beispiel 3
Die in Beispiel 1 beschriebene Zusammensetzung wird mit einem Doppelschneckenextruder vorgemischt und pelletieiert. Dann wird die Mischung in einem Einstufen-Einnchnecken-Extruder durch eine 0,76 mm χ 10 cm (0,030M χ 4") Folien-Matrize bei einer Materialtemperatur in der Matrize von 2000U unter Anwendung eines Üblichen Folien-Abnahme-Systems zu einer kontinuierlichen Folie extrudiert.
Die Folie wird wie in Beispiel 1 in Methylenchlorid extrahiert, wodurch eine weiße weiche Folie erhalten wird, die hauptsächlich aus stark aufgefasertem Polyäthylen mit durchachnittlichen Faserdurßhmessern von 3 bis 5 Mikron besteht,
Beispiel 4
Die in Beispiel 3 extrudierte Folie wird bei zu einer Folie mit einer Dicke von 0,89 mm (0,035") gepreüt und anschließend in Methylenchlorid extrahiert, wodurch eine Faserfolie mit weicherem (JrIff und mit höherer Permeabilität als dao ungepreßte Material erhalten wird.
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B ο i ο ρ i ο 1 I)
HO Toll« poUniiniortuu Allzwuckpolyatyrol wordon mil 20 Toilon Polynthylon hohor Dichte auf einem Doppelwal ien-Mincher bei 17O0C 10 Minuten lang vermincht. Die Minahnnr, wird von dem Walzenstuhl in Form einer dicken Folie abgenommen, die dann in quadratische Platten mit einer Kantenlänge von etwa'10 cm (4H) geschnitten wird. Aus diesen Platten werden durch Pressen bei 1700C und anschließendes Abkühlen unter Druck Folie mit einer Dicke von 0,89 mm (O,T>35M) geformt. Die Polystyrolmatrix wird in einem Toluolbad unter Rühren extrahiert, wodurch eine mäßig steife, lederartige weiße Folie erhalten wird. ■■"ie" mikroskopische Untersuchung dieser Folie zeigt eine dichte verknäuelte Faserstruktur. Das Material weist eine Zugfestigkeit von 27,4 kg/cm (390 pei) ohne wesentliche Richtungsabhängigkeit auf und ergibt bei Prüfung unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen eine Luftdurchströmzeit von 480 Sekunden.
Beispiel 6
Wenn die in Beispiel 5 beschriebenen Komponenten der Mischung in der gleichen Weise, jedoch in verschiedenen Verhältnissen verarbeitet werden, wird festgestellt» daß das Verhalten und die Eigenschaften sich systematisch mit der Zusammensetzung andern. Im allgemeinen nehmen mit ansteigendem Polyätfaylengehalt die Zugfestigkeit und Steifheit zu, die Permeabilität sinkt ab und die Bxtraktionezeit steigt an. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I susammengefafit·
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- 12 -Tabelle I
Ji Polyäthylenin PE/PS-Mi-θchung
Toluol-Extraktion
Zugfestigkeit, kg/cm2 (psi)
Durchströmzelt im Gurley-Deneometer, see.
10 20
35 50
zerfällt schnell
schnell
unvollständig nach 24 Stunden
27,4(390)
40,8(580)
86,5(1230)
480
608
Beispiel 7
40 Teile pelletisiertes Polyäthylen niederer Dichte werden mit 60 Teilen Polystyrol auf einem Doppelwalzenmischer bei 1500C gemischt. Das Material wird von dem Walzenstuhl abgenommen und in quadratische Plattet mit einer Kantenlänge von etwa 10 cm (4") geschnitten. Die Platten werden bei 1700C zu Folien mit einer Dicke von 0,89 mm (0,035") gepreßt. Durch anschließende Extraktion der Folie in Toluol werden weiche flexible Faserfolien mit einer Zugfestigkeit von 21,8 kg/cm (31° psi) und einer Luftdurchströmzeit von 700 Sekunden erhalten.
Beispiele
60 Teile Polymethylmethacrylat zum Formpressen, 20 Teile hochmolekulares Polyäthylenoxid und 30 Teile isotaktisches Poly(i-buten) werden auf einem Doppelwalzenmischer bei 1700C 10 Minuten lang gemischt« Das Material wird von den Walzenstuhl alsPolie abgenommen und in quadratische Platten mit einer Kantenlänge von 10 oh (4n) geschnitten.
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BAD
Diese Platten werden bei 17O0C zu Folien gepreßt und dann in einem Methylenchlorid-Rührbad extrahiert. Das Produkt ist eine extrem weiche in hohem Mäße f!brillierte Folie.
Be i s ρ i e 1 9
Auf einem Doppelwalzen-Mischer wird bei 17O0O eine Mischung aus 60 Teilen Polymethylmethacrylat , 20 Teilen hochmolekularem Polyäthylenoxid und 3 Teilen Polytetrafluoräthylen in Form einer wässrigen Dispersion und 27 Teilen isotaktischem PoIy(I-buten) (sämtliche Bestanäteile wie i
in Beispiel θ bis auf die angegebenen Ausnahmen) hergestellt.
Das Material wird' abgenommen und zu Platten wie in den anderen Beispielen geschnitten. Diese Platten werden bei 170°ü zu 0,89 mm (OtO35M) dicken Folien gepreßt, unter Druck abgekühlt und 2 Stunden in einem Methylenchlorid-Rührbad extrahiert. Dadurch werden mehr als 99 # dee Polymethylmethacrylat s und Polyäthylenoxide entfernt, wodurch eine extrem weiche feingefaserte Folie mit dem Aussehen und dem Griff von feinem Handschuleder zurückbleibt. Die Zugfestigkeit dieses Materials beträgt 31»6 kg/cm (450 pei),
die Luftdurchströmzeit 550 Sekunden und die Wasserdampfdurchlässigkeit 25 g mm/24 Stdnj6 46 cm (1000 gram-mils/24 * hours-1Oo in. ) .Bei Untersuchung dieses Materials durch AbtastelektronenmikrQskopie wird eine weit feinere Fäserstruktur und eine allgemeine Verbesserung der Fibrillierung und Verknäuelung festgestellt, die von dem Polytetrafluoräthylen herrührt.
Die Verbesserung beruht offenbar auf einen komplizierten '< Mechanismus. Das Polytetrafluoräthylen wirkt selbet, in der Matrix als kristallines Polymeres infolge einer Kaltziehwirkung auf die Faser. Ferner ist bekannt, daß Polytetra-
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fluoräthylenfaaern die Schmelzelastizität und damit die mikroskopische Spannung in Polymerschmelzen, auf die Scherkräfte einwirken, stark erhöhen. Ferner ist feinteiliges Polytetrafluoräthylen ein ausserordentlich wirksames Kondensationskernbildungsmittel für die Kristallisation von manchen Polyolefinen. Es wird angenommen, daß alle diese Faktoren gemeinsam zu der beobachteten Verbesserung der Pibrillierung oder Auffaserung der faserbildenden Hauptkomponenten, in diesem Fall PoIy(I-buten), beitragen. Ähnliche Wirkungen wurden bei der Auffaserung aller in diesen Beispielen genannten Polyolefine, sowie bei Polyäthylenterephthalat festgestellt. Es handelt sioh also um eine allgemeine Erscheinung, die nicht auf die Auffaeerung von einem oder zwei Polymeren beschränkt ist.
Beispiel 10
Eine Mischung mit der gleichen Zusammensetzung wie in Deiopiel 9, wird ssuerot in einem Doppelschneckenextruder gemischt und pelletisiert. Dann werden die Pellets in einem einatufigen Einachneoken-25 L/D-Extruder mit einer gleichförmigen konisch zulaufenden Yerdiohtungaschnecke mit einem !Compressions· verhältnis von 2 : 1 eingeführt und bei 1900C durch eine '3,2 mm (0,125") Foljßnpreßmatrize extrudiert. Diese Folie wird dann direkt mit einem Polyestergewebe ohne Klebstoffe durch Pressen bei 1700^ zu einem Schichtstoff verbunden. Nach Extraktion mit Methylenchlorid wird festgestellt, daß die Folie im Aussehen mit der'in Beispiel 9 erzeugten Folie praktisch identisch ist, mit der Ausnahme, daß sie nun direkt mit dem Polyestergewebe verbunden ist, und die Zug- und Reißfestigkeit des Gewebes aufweist. Eine Prüfung der Bindung ergibt» daß das Faaerpolymere die Fasern in dem Gewebe unter Bildung der Bin-
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dung durchdrungen hat und damit verschlungen ist.
Be i β ρ i e 1 11
80 Teile Allzweckpolyetyrol, 3 Teile Polytetrafluoräthylen und 27 Teile ieopaktieehee PoIy(I-buten) werden auf einem Doppelwalzenmiecher 10 Minuten bei 1300C gewalzt. Das Material wird von dem Walzenstuhl abgenommen und in quadratische Platten mit einer Kantenlänge von 10 cm (4") geschnitten, die dann bei 13O0C zu Folien mit einer Dicke von 0,89 mm λ (Ο.Ο3511) gepreßt werden. Diese Polion werden in Toluol bei Raumtemperatur extrahiert« wodurch feinfaserige Folien erhalten werden, die etwas steifer ale die in Beispiel 9 beschriebenen Folien sind. Die Zugfestigkeit betragt 91 kg/cm2 (1300 pei) und die Luftdurchströmzeit etwa 3700 see. Die Verwendung der Polystyrolmatrix anstelle der Polymethylmethacrylat-Polyäthylenoxid-Matrix fuhrt also bu einem Produkt mit anderen Eigenschaften·
Beispiel 12
Eine Mischung mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 11 wird bei 130°ü auf einem Doppelwaleenmlscher ^ hergestellt. Während das Mischen fortgesetzt wird, werden allmählich 27 Teile gepulverter CalciumcarbonatfUllstoff zugesetzt und in die Miechung eingewalzt. Aus dem Material werden Platten hergestellt, und bei 13O0C zu Folien gepreßt, die dann in Toluol bei Raumtemperatur extrahiert werden. In den Folien bleibt praktisch das gesamte CaIciumoarbonat nach der Extraktion erhalten, und dieses kann ferner nicht durch Heiben oder andere Oberflächenkontakte entfernt oder nachgewiesen werden·
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Ausser seinem Einfluß auf die ästhetischen Qualitäten der extrahierten Folien weist der Füllstoff einen tiefgehenden Einfluß auf die Extraktionsgeschwindigkeit sowie auf die physikalischen Eigenschaften auf. Die Extraktion wird in Gegenwart von Füllstoff beschleunigt und parallel damit erfolgt eine Erhöhung der Durchlässigkeit für Luft. Die physikalischen Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle II aufgeführt.
Tabelle II
Gewichtsteile CaGO.
pro Gewichtsteile PoIyU -buten)
Luftdurchetrömzeit, see. (Gurley-Densimeter^
Zugfestigkeit, m » Psi
0 1 2
3800 660 830
84,4 (1200) 54,1 (770) 40,8 (580)
Beispiel 13
70 Teile Polymethylmethacrylat zum Formpressen,„10 Teile hochmolekulares Polyäthylenoxid zu 30 Teilen isotaktisches Polypropylen, die sämtlich in Form von Pellets und Pulver angewandt werden, werden in einem Doppelschneckenextruder gemischt und pelletisiert. Die Pellets werden in einen Ein-8tufen-25/i L/D-Extruder mit einer gleichförmigen, konisch zulaufenden Schnecke mit einem Kompressionsverhältnis von 2 : 1 eingeführt. Die Mischung wird durch eine Folienmatrize mit einer öffnung von 0,76 mm (0,030 inch) extrudiert, wobei die Materialtemperatur in der Matrize bei 21O0C gehalten wird. Das Bxtrudat wird direkt extrahiert, wodurch eine Folie aus felngefaeertem Polypropylen erhalten wird, wobei die Haupt- eenge dee Materials aua kleinen Pibrillen mit einem Durch-
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ßAD
messer von etwa 5 Micron, die hauptaäehlich in einer Richtung orientiert sind, und bandartigen Strukturen mit verschiedenen Graden der Auflösung in Fibrillen besteht, ν
Ein Tell der extrudierten Folie wird bei 1700O auf die Hälfte ihrer ursprunglichen Dicke komprimiert, unter Druck abgekühlt und extrahiert. Die extrahierte Folie ist weicher ala die ursprüngliche ungepreßte Folie, zeigt im Mikroakop eine atärkere Auffaaerung und weiat höhere Luftdurchläesigkeit auf.
Bei a ρ i e 1 14
Eine Mischung aus 1 Teil iaotaktiechem PolyU-methylpenten) und 3 Teilen Tolymethylmethacrylat wird mit einem Doppelschneckenextruder pellet!ate-rt. Die lolleta werden in einen Tlinachnecken-Extruder eingeführt, der mit dem In Beispiel Identiach ist. DieMaterialtomperatur in derMatri%e wird bei 2600C gehalten. Die extrudierte 0,76 mm ..(0,.03Q") dioke Polio wird in Mohhylonchlorid 1 Stünde zur Rntfornung dor PoIymethylmethacry!matrix extrahiert, wobei eine weiche, weiße Mikrofanerfoliö aus Poly(4-methylpenten) zurückbleibt. Die Faaerfolie hat ein ähnlichea Auaaehen wie die in Beiapiel 13 erzeugte Polypropylenfolie.
B e ί a ρ i e 1 15 ■
Ein© Mischung aua 25 Teilen Polyglycolaäure und 75 Teilen Palymethylmethacrylat zum Formpressen wird wie in Beiapiel besehrieben vorgemiacht, pelletiaiert und zu einer Folie extrudiert. Das Produkt wird in Aceton zur Auflöating der Polymethylinethaorylatmatrix extrahiertf, wodurch eine Folie aus feinfaaeriger Polyglycolaöure zurückbleibt, Ei^e Unter* auchung dea Produkte aeigt* daß die Struktur hauptaöchlißh aua faaerartigen halbkontinuterliehen Bändern beateht, die nicht
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vollständig in die einzelnen Faser aufgelöst sind, aber Wasser leicht adsorbieren.
Beispiel 16
Eine Mischung von 25 Teilen Polyhexamethylensebacamid und 75 Teilen Polymethylmethacrylat zum Formpressen wird wie in Beispiel 14 beschrieben vorgemischt, pelletisiert und zu einer Folie extrudiert. Das Produkt wird in Methylenehlorid extrahiert, wodurch eine Folie aus faserförmigem Polyhexamethylensebacamid mit ähnlichem Aussehen wie das Produkt von Beispiel 15 zurückbleibt.
Beispiel 17
00 Teile polletisierteq Polymethylmethaorylat zum Formpressen worden auf einem Doppelwalzenmischer, der bei 1700G betrieben wird, gewalzt, bis eine glatte Masse erhalten wird. Unter fortgesetztem Walzen werden 50 Teile pelletisiertes Polyamid von 12-AmLnododecansäure allmählich zugegeben, Nachdem die Mischung homogen aussieht, wird weitere 5 Minuten lang gewalzt, um eine maximale Orientierung oder Deckung und Auffaserung des Polyamids zu erzielen. Das Material wird von dem Walzenstuhl abgenommen und in quadratische Platten mit einer Kantenlänge von i0 cm (4M) geschnitten. Diese Platten werden dann bei 1700G zu Folien gepreßt, abgekühlt und zur Entfernung der Matrix in Methylenchlorid extrahiert. Die erhaltene Folie ist zäh und lederartig und besteht aus einer feingefaserten Struktur des Polyamids von 12-Aminododecansäure,
Beispiel 18
.70 Teile Polymethylmethsierylat und 30 Teile pelletisiertes Polyäthylenterephthalat werden mit einem Doppelschneckenextruder gemischt und pelletieiert. Biese Miechung wird dann wie in Bei-
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spiel 14 beschrieben zu einer Folie extrudiert. Dae Produkt wird in Aceton extrahiert, wodurch eine Polte aus feinge-, , fasertem Polyethylenterephthalat erhalten wird.
Bei diesen Versuchen wurde festgestellt, daß das'.Schmelzverhalten-der Matrix insofern von Bedeutung ist, als die auf die faserbildende Komponente übertragene Dehnungsbeanspruchung und damit das Ausmaß der Orientierung und Fibrillierung der Schmelze der Schmelzviskosität der Matrix ungefähr proportional ist. Wenn daher die in Beispiel 14 und beschriebenen Arbeitsweisenmtteinem Polymethylmethacrylateorte mit niedrigerem Molekulargewicht, die etwa 40 ?G der Schmelt- ' viskosität der angegebenen Sorte aufweist, durchgeführt werden, " ist das extrahierte Produkt wesentlich schwächer und weniger vorteilhaft.
B β 1 β ρ i el 19
60 Teile Polymethyleethacrylat, 30 Teile Polyäthylen hoher Dichte und 20 Teile eines thermoplastischen Polyurethanelastomeren werden auf einem Doppelwalsenmischer bei 170°ü 10 Minuten lang gemischt. Das Material wird von dem Walzenstuhl abgenommen und in Platten geschnitten. Diese Platten werden bei 170°ü zu 0,38 Mm (0,015H) dicken Folien gepreßt. Die Folien werden in ein Methylenchlorid-RUhrbad mit 240C (750F) gelegt, um das Polymethylmethacrylat vollständig eu lösen. Es bleiben ausserordentlich sähe, abriebfeste Folien aus feingefasertem Polyäthylen und Polyurethanelastomerea zurUck
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Claims (1)

  1. - 20 _
    Patentansprüche
    Vorfahren zur Herstellung von fcingefaoerton thermop]uu litiohon l'olymnron durch Vorminchen cinon thormoplaatinchen Polymeren mit einem mit Lösungsmittel extruhierburon Hurz urul ijchorboaniipruehuntf der Mlnchun/; zur Auffaaerun^ der Minchun^, dadurch cc^nnnZGic^net» daß man aln thermoplaatinchea Polymeres Polyäthylen, isotaktisches Polypropylen, isotaktischea Poly(1-buten), iao~ taktisches (4-Methylpenten), Polyglycolsäure, Polyäthylenterephthalat, Polyhexamethylensebacamid, das Polyamid von 12-Aminododecaneäure oder Mischungen dieser Stoffe miteinander oder mit Polytetrafluorethylen, Polyacrylnitril oder einem thermoplastischen Polyurethanelaetomeren verwendet, dan Mischen bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkte des Polymeren durchführt und die Scherkräfte b«i olnor Temperatur im Doroioh von 150O untorhnib bia zur 9O0C oberhalb dee Geh mclzpunkta doo Polymeren einwirkon läßt.
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Mischen und vor der Lösungsmittelextraktion eine Verdichtungsstufe durchführt.
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Polymeren vor oder während des Vermischens einen Füllstoff zusetzt.
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    BAD ORIGIfSJAL
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