DE3249110T1 - Monofilamente niedrigen Carboxylgehaltes zur Verwendung bei der Herstellung eines Papiermaschinentrocknerstoffs - Google Patents

Monofilamente niedrigen Carboxylgehaltes zur Verwendung bei der Herstellung eines Papiermaschinentrocknerstoffs

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DE3249110T1 DE19823249110 DE3249110T DE3249110T1 DE 3249110 T1 DE3249110 T1 DE 3249110T1 DE 19823249110 DE19823249110 DE 19823249110 DE 3249110 T DE3249110 T DE 3249110T DE 3249110 T1 DE3249110 T1 DE 3249110T1
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Description

-χ-
Monofilamente niedrigen Carboxylgehaltes zur Verwendung bei der Herstellung eines
Papiermaschinentrocknerstoffs
Technischer Bereich:
Die Erfindung bezieht sich auf ein Monofilament niedrigen Carboxylgehaltes zur Verwendung bei der Herstellung eines Papiermaschinentrocknerstoffs mit verbesserter Beständigkeit gegen hydrolytischen Abbau und Abrieb. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung dieses Filaments und auf eine Zusammensetzung hierfür.
Allgemeiner Stand der Technik:
Polyestermonofilamente haben, wenn sie zu einem Stoff verwebt werden, viele Anwendungen bei industriellen Filtrationsverfahren und als Förderband für gewisse industrielle Produkte.'Derartige Stoffe werden umfassend in der Papierindustrie verwendet, um den Holzfaserbrei zu filtrieren und um das ausgebildete Papier in die Trockenpartie des Papierherstellungsverfahrens zu transportieren. Die Trockenpartie enthält auch Förderbänder, die aus Industriestoff hergestellt worden sind.
Bei industriellen Anwendungen, wie den oben erwähnten, werden die Monofilamente einem beträchtlichen Abrieb und Hitze in feuchter Atmosphäre unterworfen. Die meisten bekannten Polyester werden bei solchen Anwendungen leicht verschlissen und abgebaut, wodurch die Gebrauchszeit des Stoffs begrenzt ist.
Es existieren mehrere Patente, die sich auf die Verbesserung der hydrolytischen und thermischen Stabilität von Polyestern beziehen. Zu einer nicht erschöpfenden Liste zählen die folgenden Literaturstellen: FR-PS 2 309 581; US-PS 3 959 228, US-PS 4 071 504, US-PS 3 975 329, US-PS 3 676 393, US-PS 3 853 821, US-PS 3 716 582, DE-PS 2 020 330, US-PS 3 193 522.
Die meisten Verfahren sind darauf gerichtet, die freien Carboxylendgruppen der Polyestermoleküle mit einem geeigneten Additiv umzusetzen, um diese Endgruppen chemisch zu inaktivieren. Die Carboxylendgruppen katalysieren in Gegenwart von Wasser und bei hohen Temperaturen die Kettenspaltung an den Esterbindungen des Polymer jr&a-fcmoleküls. Jede gebrochene Bindung schafft eine zusätzliche Carboxylgruppe in dem Polymeri-eart, wodurch der Prozeß der Kettenspaltung beschleunigt wird.
Die meisten Additive für die Endabdeckung sind langsam mit dem geschmolzenen Polymer umzusetzen, wodurch ein erhöhter Aufwand an Zeit und Ausrüstung für die kommerzielle Herstellung von hydrolytisch stabilen Pro-
OQ dukten hervorgerufen wird. Katalysatoren sind erhältlich, die die Reaktion für einige wenige Additive beschleunigen, so daß die Reaktion innerhalb der 1 bis 6 Min. abgeschlossen ist, in denen das Polymer in einem kommerziellen Extruder verweilt. Die Stelle der
gc Zugabe des Katalysators liegt gewöhnlich am Beginn der Polymerisationsreaktion. Dieses stellt eine sorgfältige Dispergierung des Katalysators sicher und ist darüber hinaus am bequemsten. Am besten wird das Additiv am
Trichter des Extruders mittels einer gut dosierten eingeregelten Volumenpumpe zugegeben. Dieses erfordert jedoch offensichtlich eine komplizierte und teure Modifikation des Herstellungsmaschinenparkes. Es wird bevorzugt, einen Polyester zu verwenden, der, wie das Einsatzharz, einen möglichst niedrigen Carboxylgehalt aufweist. Niedrige Werte wie 15. mg Äquivalente COOH pro 10 g Harz und vorzu
sind empfehlenswert.
10 g Harz und vorzugsweise ein Wert von 10 oder weniger
Offenbarung derErfindung;
Es ist Zweck der Erfindung, ein Monofilament niedrigen Carboxylgehaltes zur Verwendung bei der Herstellung eines Papiermaschinentrocknerstoffs mit verbesserter Beständigkeit gegen hydrolytischen Abbau und Abrieb zu schaffen.
Es ist ein weiterer Zweck der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem derartige Monofilamente leicht mit einem herkömmlichen Maschinenpark bekannter Art hergestellt werden können.
Es ist ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Monofilament niedrigen Carboxylgehaltes zur Verwendung bei der Herstellung eines Papiermaschinentrocknerstoffs mit verbesserter Beständigkeit gegen hydrolytischen Abbau und Abrieb, zu schaffen, wobei das Monof ila-r ment enthält:
a) einen Polyester,
b) einen Polyesterstabilisator und
c) ein thermoplastisches Material,
Es ist ein weiterer Zweck der Erfindung eine Zusammensetzung vorzuschlagen, die enthält: 35
a) einen Polyester,
b) einen Polyesterstabilisator und
c) ein thermoplastisches Material.
-ρ-
λ Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Die Erfindung wird mittels der folgenden Zeichnungen und Tabellen erläutert:
Fig. 1 ist eine graphische Darstellung der Restzugfestigkeit (%) gegen die Zeit und stellt einen Vergleich der Beständigkeit gegen hydrolytischen Abbau zwischen einem im Handel erhältlichem Monofilament und dem erfindungsgemäßen Monofilament dar.
Die beste Möglichkeit zur Ausführung der Erfindung:
Vorzugsweise enthält der Polyester Polyethylenterephthalat
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das thermoplastische Material aus der aus Polyurethanen und Polyätheresterblockmischpolymeri-&a4en bestehenden Gruppe ausgewählt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Polyesterstabilisator aus der aus Glycidyläthern, Carbodiimiden, Keteniminen, Hydroxyl-haltigen Verbindungen, -Aziridinen und Isocyanaten bestehenden Gruppe ausge-Wählt·
Das bevorzugte thermoplastische Material besteht aus Polyjbutylenterephthalat-co- (multibutylenoxy) terephthalate. Dies ist ein Dupont-Material, bekannt als HYTREL.
;
Die optimale Menge des zuzufügenden thermoplastischen Materials hängt von der Ausgewogenheit zwischen dem Grad der erforderlichen Abriebbeständigkeit und der Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften des
Monofilaments aufgrund der Zugabe des thermoplastischen 35
Materials ab. Mengen von 1 bis 30 % des kompatiblen Polymerisats können in der Mischung verwendet werden, wobei 5 bis 15 % im Falle der" meisten Anwendungen das
Optimum darstellen.
Der bevorzugte Polyesterstabilisator besteht auseinem Polycarbodiimid,. bekannt unter dem Warenzeichen STABAXOL. 5
Vorzugsweise werden hier etwa 0,1 bis 5 Gew.-% des genannten Polyesterstabilisators, ganz besonders bevorzugt etwa 1 bis 2 Gew.-% hinzugegeben.
Wie oben gesagt, kann die Abriebbeständigkeit durch Vermischen des Polyesters mit optimalen Mengen eines verträglichen Polymerisats verbessert werden, das höhere Abriebbeständigkeit aufweist. Beispiele kompatibler Polymere mit guter Abriebbeständigkeit sind PoIyurethane, die durch die Umsetzung von Methylendiphenylisocyanat oder Toluylendiisocyanat mit Polyethylenadipat oder -phthalat oder Polyalkylenoxiden hergestellt worden sind. Elastomere Polyester, wie Polyäther-esterblockmischpolymeri&ate sind ebenfalls mit guter Abriebbeständigkeit kompatibel. Ein Beispiel des elastomeren Polyesters ist das unter dem Warenzeichen HYTREL kommerziell vertriebene Produkt ,wobei es sich um Poly ■[ butylenterephthalat-co- (multibutylenoxy)terephthalatf handelt. Die oben genannten Polymerisate haben Schmelzpunkte, die beträchtlich unter denjenigen der Polyester liegen, in die sie eingearbeitet werden.
Die hydrolytische Stabilität des Polyesters wird durch die Zugabe der organischen Verbindungen, wie Carbodiimide,
verbessert, die als Säurereinigungsmittel wirken. Die Carboxylendgruppen in den Polyestermolekülen katalysieren die Kettenspaltung der Esterbindungen, wodurch die physikalischen Eigenschaften des Produktes verschlechtert werden. *) (acid scavengers)
Verschiedene organische Verbindungen mit Gruppen, die mit den COOH-Endgruppen reagieren können, sind im Stand der Technik bekannt und können als Stabilisatoren
-ß-
für Polyester verwendet werden. Beispiele derartiger im Stand der Technik bekannter Gruppen sind Glycidyläther, Carbodiimid, Ketenimin, Hydroxyl, Aziridin und Isocyanate Der Stabilisator wird normalerweise in das geschmolzene Harz unmittelbar nach der Polymerisation oder in dem Extruder während des Herstellungsverfahrens eingearbeitet.
Andere erforderliche Eigenschaften des Stabilisators sind gute Stabilität gegen hohe Temperaturen, ein Schmelzpunkt: unter den normalen Bearbeitungstemperaturen und niedrigere Diffusionsfähigkeit durch das Polymer. Das Polycarbodiimid, wie es unter dem Warenzeichen STABAXOL im Handel erhältlich ist, erfüllt alle diese Anforderungen und wird ausgedehnt mit Polyurethan- und Polyesterprodukten verwendet. Da jedoch das Polycarbodiimid nicht ohne weiteres in geschmolzenen Polyestern löslich ist und da es eine niedrige Viskosität hat, kann es nicht in einer konventionellen Einzelschneckenpresse ohne Hervorrufen einer unregelmäßigen Strömung und Uberführen in den Zugabeabschnitt der Schnecke behandelt werden. Teuere Modifikationen des Extruders würden notwendig sein, um diese Zuführungsprobleme zu beheben. Eine Alternative "zur Modifizierung des Extruders besteht darin, !den Stabilisator in einem geeigneten Träger vor Einverleibung in den Polyester einzumischen. Der Träger für ein vermischtes Konzentrat kann irgendein thermoplastisches Material sein.
Es wird bevorzugt, ein Material mit niedrigem Schmelzpunkt zu verwenden, um den thermischen Abbau des Stabilisators während des Vermischens zu verhindern. Es wird auch; bevorzugt, einen Träger zu verwenden, der mit dem Polyester kompatibel ist. Polyurethane und elastomere Polyester sind die geeignetesten Träger. Die Erfindung bezieht sich auf deren Verwendung zur Herstellung von Polyestermonofilamenten mit niedrigem Carboxylgehalt.
-X-
Das Verfahren zur Herstellung eines Monofilaments mit niedrigem Carboxylgehalt zur Verwendung bei der Herstellung eines Papiermaschinentrocknergewebes mit verbesserter Beständigkeit gegen hydrolytischen Abbau und Abrieb gemäß der Erfindung umfaßt:
a) Einmischen eines Polyesterstabilisators in ein thermoplastisches Material,
b) Vereinigen des gemischten, in der Stufe a) erjQ haltenen Materials mit einem Polyester und
c) Extrudieren der in der Stufe b) erhaltenen Mischung in einer Schneckenpresse um ein Monofilament zu erhalten.
Ig Wenn der Ausdruck "Beständigkeit gegen hydrolytischen Abbau" in Beschreibung und Ansprüchen verwendet wird, dann bedeutet das die Beständigkeit gegen chemischen Abbau im Hinblick auf die Reaktion des Dampfes mit dem Polyester. Der chemische Abbau führt zu einem Verlust
2Q an Festigkeit bei der Monofilamentfaser.
Während es den thermischen Abbau am trockenen Ende der Trocknermaschine gibt, befaßt sich der vorliegende Fall lediglich mit dem hydrolytischen Abbau in den anfänglichen Stadien des Trocknens unter dem Einfluß von Dampf.
Tabelle 1, die nachfolgend wiedergegeben wird, bedeutet eine Zusammenfassung der aus den Hydrolyseversuchen: erhaltenen Ergebnisse.
32491 Zeit,
h		 10 3 % Restfestig
keit		 vorliegende Erfindung
0 -JS- 100.0 0,453 kg/
Strang		 % Restfestig
keit
24 TABELLE 1 98.9 17.46 100.0
48 Ergebnisse 96.6 17.09 97.9
72 95.4 16.99 97.3
96 93.7 16.65 95.4
120 der Hydrölyseversuche 88.2 — —
144 80.4 16.10 92.2
168 Handelsparödukt 62.1 16.50 94.5
192 ; 0,453 kg/
Strang		 47.2 16.08 92.1
216 18.47 34.5 15.87 90.9
240 18.27 25.6 — —
264 ; 17.84 14.38 82.4
288 ; 17.63 12.68 72.6
312 ; 17.30 10.39 59.5
16.30 7.72 44.2
14.85
11.47
8.71
6.38
4.73
Tabelle 2 die nachfolgend angegeben ist, zeigt die Ergebnisse der Abriebversuche, diermit den gleichen Monofilamenten durchgeführt wurden.
TABELLE 2 Ergebnisse des Abriebversuchs
Relativer Abrieb Probenbedingung Beständigkeit (RAR)*
vor der Hydrolyse 1,493
Nach 120 h der Hydrolyse 1 ,,695
Nach 192 h der Hydrolyse 2,130
gew.-%ualer Verlust des .Handelsproduktes .
*RAR =- — : — : —
gew.-%ualer Verlust der vorliegenden Erfindung
Die Versuche, die zu den Ergebnissen der Fig. 1 und der Tabelle 1 führen, wurden wie folgt durchgeführt:
Mehrere 1.524 m Längen der Monofilamente wurden zu 5,8 cm-Spulen gewickelt, auf ein Drahtgestell montiert und in einem Autoklaven bei 1210C unter einem Dampfüberdruck von 1,0335 bar behandelt. Dem Autoklaven wurden alle 24 h Proben entnommen. Nach einer Vorbehandlung der dampfbehandelten Spulen bei 26,70C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit wurden sie abgewickelt und bezüglich der Bruchfestigkeit auf einem Instron-Universalzugfestigkeitsprüfgerät geprüft. Jeder Meßpunkt in Tabelle
2Q und Fig. 1 stellt den Durchschnitt mehrerer Brüche dar.
Die Versuche, die zu den Ergebnissen der Tabelle 2 führen, wurden wie folgt ausgeführt:
gc Die zu prüfenden Monofilamente wurden um einen mit Teer angestrichenen Polyethylenstab gewickelt und erneut gewogen, um das Gewicht des beim Versuch verwendeten Monofilamentes zu erhalten. Der Stab mit dem Monofilament
32A9110 <f
■; \ -κγ-
1 wurde; 40 Min. lang in einer Sandauf schlämmung gewirbelt. Die Probe wurde dann entnommen, getrocknet und erneut gewogen, um den Gewichtsverlust zu ermitteln.
5 Wie es aus der graphischen Darstellung und den Tabellen hervqrgeht, ist es offensichtlich, daß das Monofilament gemäß der Erfindung zufriedenstellender als das kommerzielle Filament ist, da es seine Eigenschaften in einer Atmosphäre gleichzeitigen Abriebs und gleichzeitiger 10 Hydrolyse langer beibehält.

Claims (22)

32Α9Ί10 Λ -VT- P 32 49 110.7 BHATT, Girish, M. Patentansprüche .10
1./ Monofilament mit niedrigem Carboxylgehalt zur" Verwendung bei der Herstellung eines Papiermaschinentrocknerstoffs mit verbesserter Beständigkeit gegen hydrolytischen Abbau und Abrieb, wobei dieses Monofilament
gekennzeichnet ist durch einen Gehalt an:
a) einem Polyester;
b) einem Polyesterstabilisator und
c) einem thermoplastischen Material.
2. Monofilament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Polyester Polyethylenterephthalat enthält.
3. Monofilament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte thermoplastische Material aus der aus
Polyurethanen und Polyäther-Ester-Blockmischpolymeri&aHfcen bestehenden Gruppe ausgewählt worden ist.
-VZ-
4·. Monofilament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Polyesterstabilisator aus der aus Gycidyläthern, Carbodiimiden, Keteniminen, Hydroxylhaltigen Verbindungen, Aziridinen und Isocyananten bestehenden Gruppe ausgewählt worden ist.
5. Monofilament nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte thermoplastische Material aus PoIybutylen-terephthalat-co-(multibutylenoxy) terephthalat V bestecht.
6. Monofilament nach den Ansprüchen 1, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 1 bis 30 Gew.-% des genannten thermoplastischen Materials enthält.
7. Monofilament nach den Ansprüchen 1, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 5 bis 15 Gew.-% des genannten thermoplastischen Materials enthält.
8. Monofilament nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Polyesterstabilisator aus einem PoIycarbodiimid, bekannt unter dem Viarenzeichen STABAXOL, besteht.
9. Monofilament nach Anspruch 1, 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 0,1 bis 5 Gew.-% des genannten Polyesterstabilisators enthält.
10. Monofilament nach Anspruch 1, 4 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß es etwa 1 bis 2 Gew.-% des genannten Polyesterstabilisators enthält.
11. Verfahren zur Herstellung eines Monofilamentes niedrigen Carboxylgehaltes oder zur Verwendung bei der Herstellung eines Papiermaschinentrocknerstoffs mit verbesserter Beständigkeit gegen hydrolytischen Abbau und Abbrleb, gekennzeichnet durch a) Einmischen eines Polyesterstabilisators in ein
3 2 k 9 1 1 O
thermoplastisches Material,
b) Vereinigen .eines Polyesters mit dem nach dem Schritt a) erhaltenen gemischten Material und
c) Extrudieren der mit dem Schritt b) erhaltenen Mischung in einer Schneckenpresse, um ein Monofilament zu erhalten.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Polyester Polyethylenterephthalat enthält.
13., Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material aus der aus Polyurethanen und Polyäther-Ester-Blockmischpolymeri-&a4en bestehenden Gruppe ausgewählt worden ist.
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Polyesterstabilisator aus der aus Glycidyläthern, Carbodiimiden, Keteniminen, Hydroxylhalticien Verbindungen, Aziridinen und Isocyanaten bestehenden Gruppe ausgewählt worden ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte thermoplastische Material aus PoIy- \butylenterephthalat-co-(multibutylenoxy) terephthalate besteht.
16. Verfahren nach Anspruch 11, 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte thermoplastische Material etwa 1 bis 30 Gew.-% ausmacht.
17. Verfahren nach Anspruch 11, 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte thermoplastische Material etwa 5 bis 15 Gew.-% ausmacht.
-K-
18. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Polyesterstabilisator aus einem PoIycarbodiimid, das unter dem Warenzeichen STABAXOL bekannt ist, besteht.
■
19. Verfahren nach Anspruch 11, 14 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Polyesterstabilisator etwa 0,1 bis 5 Gew.-% ausmacht.
20. Verfahren nach Anspruch 11, 14 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Polyesterstabilisator etwa 1 bis 2 Gew.-% ausmacht.
21. Monofilamente niedrigen Carboxylgehaltes zur Ver-Wendung bei der Herstellung eines Papiermaschinentrocknerstofifs mit verbesserter Beständigkeit gegenüber hydrolytischem Abbau und Abrieb, erhalten nach dem Verfahren des Anspruchs 11.
2Q
22. Zusammensetzung mit Eignung zur Herstellung von Monofilamenten niedrigen Carboxylgehaltes und verbesserter Beständigkeit gegen hydrolytischen Abbau und Abrieb, gekennzeichnet durch einen Gehalt an
a) einem Polyester,
b) einem Polyesterstabilisator und
c) einem thermoplastischen Material.
DE19823249110 1981-10-09 1982-10-12 Monofilamente niedrigen Carboxylgehaltes zur Verwendung bei der Herstellung eines Papiermaschinentrocknerstoffs Withdrawn DE3249110T1 (de)

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