DE69032050T2

DE69032050T2 - Wärmeverschweisste Artikel auf Basis von Polyolefinfasern

Info

Publication number: DE69032050T2
Application number: DE69032050T
Authority: DE
Inventors: Millo Branchesi; Luciano Clementini; Leonardo Spagnoli
Original assignee: Montell North America Inc
Current assignee: Basell North America Inc
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2010-04-07
Also published as: HK1008747A1; ATE163302T1; NO901561D0; NO901561L; CA2013913C; EP0391438A2; ES2113848T5; FI901751A0; DE69032050T3; ES2113848T3; CN1065255C; JP2947862B2; EP0391438B1; PT93695A; US6677039B2; JPH0368639A; KR900016336A; BR9001618A; EP0391438B2; KR100191483B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft wärmeverschweißte Gegenstände, erhalten aus wärmeverschweißbaren Polyolefinfasern, die eines oder mehrere organische Phosphite und/oder Phosphonite und/oder HALS (gehinderte Amin-Lichtstabilisatoren) und gegebenenfalls geringe Mengen von einem oder mehreren phenolischen Antioxidantien enthalten.
In die Definition von Fasern sind ebenfalls die hergestellten Produkte, die Fasern ähnlich sind, wie Fibrillen, Endlosfasern und Raphia, eingeschlossen.
Polyolefinfasern werden bei der Herstellung von wärmeverschweißten Produkten, insbesondere von Vlies, breit verwendet, durch Anwendung verschiedener Technologien, wobei die bedeutendsten davon, wie Kalandrieren und Spunbonding, erfordem, daß die Fasern die Fähigkeit zum Wärmeverschweißen bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der Polyolefine, aus denen sie bestehen, aufweisen.
Darüber hinaus müssen die Fasern und Produkte, die aus ihnen erhalten werden, gegen Altern, Vergilben und Farbänderung, die im allgemeinen durch Gasschwund und Oxidations-Phänome hervorgerufen werden, beständig sein.
Fasern, die aus Polyolefinen, die üblicherweise verwendeten Stabilisatoren, wie phenolische Stabilisatoren, enthalten, erhalten werden, weisen geringe Verschweißfähigkeit auf, wenn sie einer wärmemechanischen Behandlung unterzogen werden, die bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts der Polyolefine ausgeführt wird.
Deshalb sind die mechanischen Eigenschaften von Vlies, das durch Kalandrieren der vorstehend erwähnten Fasern erhalten wird, mangelhaft.
Zur wesentlichen Erhöhung der Festigkeit des Wärmeverschweißens der Fasern miteinander wurde vorgeschlagen, daß Olefinfasern aus zwei Komponenten, das heißt, Fasern, bestehend aus zwei Polyolefinen, wie Polypropylen und Polyethylen, verwendet werden und die eine Komponente mit der untersten Schmelztemperatur diejenige darstellt, die die Oberfläche der Faser bedeckt.
Die auf diese Weise erhaltenen Ergebnisse sind aufgrund des Nichtverträglichkeitsphänomens zwischen Polyolefinen unterschiedlicher chemischer Natur gewöhnlich mangelhaft.
US-A-4 473 677 zeigt, daß die Wärmeverschweißbarkeit von Polyolefinfasern durch Zugabe eines 3,3',4,4'-Benzophenontetracarbonsäuredianhydrids oder eines von seinen Alkylderivaten verbessert werden kann. Die so erhaltenen Fasern weisen jedoch verminderte Beständigkeit gegenüber Vergilben und Altern auf.
EP-A-0 276 923 beschreibt Fasern, die eine verbesserte Fähigkeit zur Beständigkeit gegen Wärme und Verfärbung besitzen und aus einer Polyolefinmasse, umfassend (A) 0,05 bis 1 Gewichtsteil einer gehinderten Aminverbindung, (B) 0,02 bis 1 Gewichtsteil einer organischen Phosphorverbindung und (C) 0,02 bis 0,5 Gewichtsteile Hydrotalcit, wobei Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile Polyolefin bezogen sind, erhalten werden. Die Wärmeverschweißbarkeit der Fasern wird in diesem Dokument nicht erwähnt.
JP-A-58-160333 (Patent Abstracts of Japan) beschreibt eine Zusammensetzung, enthaltend 100 Gewichtsteile eines Polyolefins (beispielsweise Polyethylen), eines gehinderten heterocyclischen Amins (0,01 bis 1 Gewichtsteil) und eines organischen Phosphits (0,01 bis 1 Gewichtsteil), geeigneterweise zum Bilden von Entfärbungs- oder Verfärbungs-freien Formlingen mit verbesserter Wärmebeständigkeit. Fasern werden in diesem Dokument nicht erwähnt.
US-A-4 222 931 beschreibt verschiedene Arten von stabilisierten Polymermassen, beispielsweise stabilisierte Polyolefinmassen, die zur Herstellung von Fasern mit besserer Beständigkeit gegen Verfärbung und Versprödung durch Altern und Erwärmen verwendet werden. Die Massen enthalten 2,6,6,6-Tetramethyl-4-piperidylcarbonsäureether oder -etheralkohol (etwa 0,01 bis etwa 5%), ein phenolisches Antioxidans (etwa 0,001 bis etwa 5%), einen Phosphonatester (etwa 0,001 bis etwa 5%) und gegebenenfalls ein Phosphit. Die Wärmeverschweißbarkeit der Fasern ist in diesem Dokument nicht erwähnt.
Die auf diese Weise erhaltenen Fasern weisen jedoch eine verminderte Beständigkeit gegen Vergilben und Altern auf.
Unerwarteterweise haben die Anmelder gefunden, daß wärmeverschweißte Gegenstände, die aus Polyolefinfasern mit hoher Wärmeverschweißbarkeit erhältlich sind, die gegen Altern, Vergilben und Farbveränderungen durch "Gasschwund" und Oxidationsvorgänge beständig sind, erhalten werden können, in dem man von kristallinen Olefin-Polymeren ausgeht, die einen oder mehrere der nachstehenden Stabilisatoren enthalten:
a) 0,01 bis 0,5%, vorzugsweise 0,05 bis 0,15 Gew.-% eines oder mehrerer organischer Phosphite und/oder Phosphonite;
b) 0,005% bis 0,5%, vorzugsweise 0,01 bis 0,025 Gew.- % eines oder mehrerer HALS;
und gegebenenfalls eines oder mehrere phenolische Antioxidantien in einer Konzentration, die 0,02 Gew.-% nicht übersteigt.
Die Olefinpolymere können in granulierter oder nichtextrudierter Teilchenform mit geometrisch regelmäßiger Form, wie Flocken oder kugelförmigen Teilchen, vorliegen.
Die Stabilisatoren werden während der Extrusions- und Granulierungsphase der Teilchen eingearbeitet, oder die nichtextrudierten Teilchen werden mit den Stabilisatoren zumindest auf der Oberfläche, vorzugsweise nach der Polymensationsstufe, aufgetragen oder imprägniert.
Die Beschichtung oder Imprägnierung der nichtextrudierten Teilchen, insbesondere der kugelförmigen Teilchen mit Durchmessern, vorzugsweise zwischen 0,5 und 4,5 mm, kann auf einer Vielzahl von Wegen, wie beispielsweise durch die Behandlung mit einer Lösung oder Suspension des Stabilisators oder eine mögliche anschließende Verdampfung des Lösungsmittels oder Suspensionsmediums ausgeführt werden.
Alternativ können bei den wie vorstehend beschriebenen Verfahren zum Extrusionsspinnen die Teilchen des mit den vorstehend erwähnten Stabilisatoren vermischten Polymers direkt in den Extruder eingeführt werden.
Im allgemeinen weisen die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte verwendeten, mit Additiven versetzten Polyolefine einen Schmelzflußindex, bestimmt gemäß ASTM D 1238-L-Regulation, zwischen 0,5 und 100 g/10 Minuten, bevorzugter zwischen 1,5 und 35 g/10 Minuten, direkt erhalten bei der Polymerisation oder durch gesteuerten radikalischen Abbau, auf.
Um den gesteuerten radikalischen Abbau zu erhalten, werden organische Peroxide während der Granulierungsphase oder direkt in die Faserextrusionsphase gegeben.
Die organischen Phosphite, die als Additive für die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyolefine eingesetzt werden können, sind vorzugsweise ausgewählt sind aus Verbindungen der allgemeinen Formeln:
worin R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; gleich oder verschieden Alkyl-, Aryl- oder Arylalkylreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen:
worin R&sub1; und R&sub2; gleich oder verschieden Reste mit der vorstehend erwähnten Bedeutung sind;
Q einen vierwertigen Alkylrest darstellt;
worin R&sub1;, R&sub2;, R&sub3;, R&sub4; gleich oder verschieden Reste mit der vorstehend für die Reste R ausgewiesenen Bedeutung darstellen, X einen zweiwertigen Alkyl-, Aryl- oder Arylalkylrest darstellt.
Beispiele für organische Phosphite, umfaßt von der allgemeinen Formel I, werden in US-A-4 187 212 und 4 290 941 beschrieben, die durch diesen Hinweis in die Offenbarung der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden.
Spezielle Beispiele für Verbindungen, umfaßt von allgemeinen Formeln I, II und III, sind:
Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit, vermarktet von CIBA-GEIGY unter der Handelsmarke Irgafos 168; Distearylpentaerythritdiphosphit, vermarktet von BORG-WARNER CHEMICAL unter der Handelsmarke Weston 618; 4,4'-Butyliden-bis(3-methyl- 6-tert-butylphenyl-di-tridecyl)phosphit, vermarktet von ADEKA ARGUS CHEMICAL unter der Handelsmarke Mark P; Tris(monononylphenyl)phosphit; Bis(2,4-di-tert-butyl)-pentaerythritdiphosphit, vermarktet von BORG-WARNER CHEMICAL unter der Handelsmarke Ultranox 626.
Die organischen Phosphonite, die gemäß der vorliegenden Erfindung als Additive verwendet werden können, sind vorzugsweise ausgewählt aus Verbindungen der allgemeinen Formel:
worin R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; gleich oder verschieden Alkyl-, Aryl- oder Aralkylreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen.
Alternativ und dies ist bevorzugt, kann der Rest R&sub3; substituiert sein mit einer Gruppe
worin R&sub4; und R&sub5;, gleich oder verschieden, Reste mit der vorstehend für die Reste R ausgewiesenen Bedeutung darstellen und X einen zweiwertigen Alkyl-, Aryl- oder Arylalkylrest darstellt.
Beispiele für organische Phosphonite, eingeschlossen durch die allgemeine Formel IV, die zweckmäßigerweise gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, werden in GB-A-1 372 528, die durch diesen Hinweis in die Offenbarung der vorliegenden Erfindung aufgenommen wird, beschrieben.
Ein bevorzugtes Beispiel für Verbindungen, umfaßt in der allgemeinen Formel IV, ist das Tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)4,4'-diphenylendiphosphonit, vertrieben von Sandoz unter der Handelsmarke Sandostab P-EPQ.
Die organischen Phosphite und Phosphonite werden im allgemeinen zur Hemmung des Abbaus und der Oxidation von Polyolefinen in geschmolzenem Zustand (Verfahrensstabilisatoren) verwendet und erfordern deshalb gemäß dem bekannten Stand der Technik die Zugabe von hohen Mengen phenolischen Stabilisatoren zur Gewinnung einer umfassenden Stabilisierung.
Die HALS, die gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls als Polyolefinstabilisatoren verwendet werden, sind Aminverbindungen mit sterisch gehinderter Aminfunktion, die im allgemeinen in festem Zustand als Stabilisatoren für Polyolefine gegenüber durch Licht verursachter Oxidation verwendet werden.
Auch in diesem Fall ist gemäß dem bekannten Stand der Technik die Zugabe einer hohen Menge phenolischer Stabilisatoren für eine befriedigende Stabilisierung der aus Polyolefin hergestellten Gegenstände erforderlich.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten HALS sind Monomer- oder Oligomerverbindungen, die in dem Molekül eine oder mehrere substituierte Piperidingruppen enthalten, mit der nachstehenden allgemeinen Formel:
worin die Reste R&sub1; gleich oder verschieden C&sub1;-C&sub4;-Alkylreste oder Tetramethylpiperidinreste darstellen oder die Alkylreste mit den Piperidinkohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, einen C&sub5;-C&sub9;-Cycloalkylrest bilden; die Reste R&sub2; gleich oder verschieden Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub1;&sub8;-Alkylreste, C&sub7;-C&sub1;&sub8;-Arylalkylreste darstellen oder die Alkylreste mit den Piperidinkohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, einen c&sub5;-C&sub1;&sub0;-Cycloalkylrest bilden; die Reste R&sub3; gleich oder verschieden Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub1;&sub8;-Alkylreste oder C&sub7;-C&sub1;&sub8;-Arylalkylreste darstellen; der Rest R&sub4; Wasserstoff oder einen C&sub1;- C&sub8;-Alkylrest oder einen Benzylrest darstellt; Z Wasserstoff oder einen C&sub1;-C&sub1;&sub8;-Alkyl-, C&sub1;-C&sub1;&sub2;-Alkylen-, C&sub3;-C&sub1;&sub2;-Alkenyl-, C&sub3;-C&sub5;-Alkinyl-, C&sub7;-C&sub1;&sub8;-Arylalkyl-, C&sub2;-C&sub4;-Acyl-, C&sub2;-C&sub1;&sub8;-Alkanoyl-, C&sub3;-C&sub1;&sub8;-Alkoxyalkyl-, C&sub3;-C&sub1;&sub8;-Alkenoyl-, Oxyl-, Cyanomethyl-, Xylylenylrest oder einen Rest mit 1 bis 4 Bindungen und enthaltend 1 bis 4 Hydroxylgruppen und gegebenenfalls Ether, Ester oder heterocyclische Gruppen, wobei die Bindungen des Restes an das Stickstoffatom der Piperidingruppen gebunden sind oder einen zweiwertigen Rest, enthaltend eine oder mehrere Ester- oder Amidgruppen oder einen Rest
worin R&sub5; und R&sub6; Kohlenwasserstoffreste darstellen, darstellt.
Vorzugsweise ist Z ein C&sub1;-C&sub1;&sub2;-Alkylrest oder ein C&sub3;- C&sub8;-Alkenyl-, C&sub7;-C&sub1;&sub1;-Aralkylrest oder ein zweiwertiger Rest, der eine oder mehrere Estergruppen enthält, wobei die Bindungen des Restes an das Stickstoffatom der Piperidingruppen gebunden sind.
Spezielle Beispiele von erfindungsgemäß bevorzugten HALS sind die Verbindungen der nachstehenden Formel:
worin n im allgemeinen von 2 bis 20 schwankt. Eine Verbindung dieser Art wird von CIBA-GEIGY unter der Handelsmarke Chimassorb 944 vertrieben.
vertrieben von CIBA-GEIGY unter der Handelsmarke Chimassorb 905, worin R ist:
vertrieben von CIBA-GEIGY unter der Handelsmarke Tinuvin 770.
vertrieben von CIBA-GEIGY unter der Handelsmarke Tinuvin 292.
worin n im allgemeinen von 2 bis 20 schwankt.
Eine Verbindung dieses Typs wird von CIBA-GEIGY unter der Handelsmarke Tinuvin 622 vertrieben.
vertrieben von CIBA-GEIGY unter der Handelsmarke Tinuvin 144.
worin n im allgemeinen von 2 bis 20 schwankt.
Eine Verbindung dieses Typs wird von CIBA-GEIGY unter der Handelsmarke Spinuvex A36 vertrieben.
worin n im allgemeinen zwischen 2 bis 20 schwankt.
Eine Verbindung dieses Typs wird von AM.CYANAMIDE unter der Handelsmarke Cyasorb UV 3346 vertrieben.
Wie vorstehend ausgewiesen, können zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Additiven gegebenenfalls eines oder mehrere phenolische Antioxidantien (sterisch gehinderte Phenole) in Konzentrationen nicht höher als 0,02 Gew.-% verwendet werden.
Beispiele bevorzugter phenolischer Antioxidantien sind: Tris(4-t-butyl-3-hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)-5-triazin- 2,4,6-(1H, 3H, 5H)trion, vertrieben von CYANAMID unter der Handelsmarke Cyanox 1790; Calcium-bi[monoethyl(3,5-di-tert- butyl-4-hydroxybenzyl)phosphonat]; 1,3,5-Tris-(3,5-di-tert- butyl-4-hydroxybenzyl)-s-triazin-2,4,6-(1H,3H,5H)trion; 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)benzol; Pentaerythrityl-tetrakis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat], vertrieben von CIBA-GEIGY unter den nachstehenden Handelsmarken: Irganox 1425, Irganox 3114, Irganox 1330, Irganox 1010; 2,6-Dimethyl-3-hydroxy-4-tert-butylbenzylabietat.
Die Additive, die üblicherweise zur Stabilisierung von Polyolefinen verwendet werden, insbesondere Ca-, Mg-, Zinkstearate, können ebenfalls bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Fasern verwendet werden.
Die Polyolefine, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen kristalline Polymere oder Copolymere oder deren Gemische von Olefinen der Formel R- CH=CH&sub2;, worin R ein Wasserstoffatom oder einen C&sub1;-C&sub6;-Alkylrest darstellt.
Insbesondere werden verwendet:
1) Isotaktisches oder überwiegend isotaktisches Polypropylen,
2) HDPE-, LLDPE-, LDPE-Polyethylen,
3) kristalline Copolymere von Propylen mit Ethylen und/oder anderen α-Olefinen, wie beispielsweise 1-Buten, 1- Hexen, 1-Octen, 4-Methyl-1-penten, worin der Gesamtcomonomeranteil von 0,05% bis 20 Gew.-% schwankt,
4) Heterophasenpolymere, aufgebaut aus (A) einer Homopolymerfraktion von Propylen oder einem der unter Punkt (3) erwähnten Copolymere und einer Copolymerfraktion (B), hergestellt aus Ethylen-Propylen- oder Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk-Copolymeren, wobei Heterophasenpolymere gemäß bekannter Verfahren über Vermischen der vorstehend erwähnten Komponenten in geschmolzenem Zustand oder aufeinanderfolgender Copolymerisation hergestellt werden und die Copolymerfraktion (B) in Mengen von 5% bis 80 Gew.-% und die Polypropylenfraktion in Mengen von 20% bis 80 Gew.-% enthalten ist.
5) Syndiotaktisches Polypropylen und seine statistischen oder Heterophasencopolymere wie in Punkten (3) und (4) beschrieben.
Vorzugsweise werden isotaktisches oder überwiegend isotaktisches Polypropylen und kristalline Propylen-Ethylen- Copolymere mit einem vorherrschenden Propylenanteil verwendet.
Um wärmeverschweißte Gegenstände, erhalten aus Polyolefinfasern, gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten, können Spinnverfahren und eine auf dem Gebiet der Schmelzextrusion bekannte Vorrichtung verwendet werden.
Für die Herstellung der Fasern ist es bevorzugt, Extruder mit Spinndüsenlöchern mit einem Längen/Durchmesser- Verhältnis größer 2 anzuwenden.
Der Vorgang kann bei einer Spinntemperatur zwischen 260ºC und 300ºC und einer Spinngeschwindigkeit zwischen 0,1 und 0,8 g/min/Loch stattfinden.
Während des Spinnens ist es möglich, in die Fasern andere Additive, wie Pigmente, Trübungsmittel, Füllstoffe usw., einzuführen.
Die durch Extrusion erhaltenen Fasern werden schließlich bei Streckverhältnissen von im allgemeinen zwischen 1:1,1 und 1:8 und bei Temperaturen zwischen 80ºC und 150ºC, vorzugsweise zwischen 1000 und 130ºC, unter Verwendung von Streckvorrichtungen, die mit heißer Luft, Dampf oder Wärmeplatten erhitzt werden, verstreckt.
Der Schmelzflußindex der auf diese Weise erhaltenen Fasern ist, bezogen auf die Werte der ursprünglichen Polyolefine, aufgrund der Spinnbehandlung gewöhnlich höher.
Außerdem kann man für die Fasern Schmelzflußindexwerte zwischen 4 und 150 g/10 Minuten erhalten.
Die mit den vorstehend erwähnten Verfahren erhaltenen Fasern können Mono- oder Multifilamentfasern sein und können zur Herstellung von Stapelfasern oder thermisch gehefteten Produkten, insbesondere Vlies, verwendet werden.
Gegebenenfalls können vor der Überführung in die veredelten Produkte die Fasern Refinishing-Behandlungen, wie Krempeln, Wärmefixieren, usw., unterzogen werden.
Wie vorstehend ausgewiesen, können die Vliese mit einer Vielzahl bekannter Technologien, wie Kalandrieren der Stapelfasern und Spunbonding, wobei vorzugsweise bei einer Temperatur von 10-20ºC unterhalb des Schmelzpunktes der Polyolefine, aus denen die Fasern bestehen, gearbeitet wird, hergestellt werden.
Die Produkte weisen, dank der mechanischen Beständigkeit durch das Wärmeverschweißen, die mit den erfindungsgemäßen Fasern erhalten werden kann, hohe mechanische Eigenschaften auf.
Die vorstehend genannten Fasern sind tatsächlich durch eine hohe Wärmeverschweißfestigkeit, bestimmt gemäß dem in den Beispielen beschriebenen Verfahren gekennzeichnet. Vorzugsweise schwankt dieser Parameter von 2 bis 5N.
Darüber hinaus zeigen die hergestellten, von den erfindungsgemäßen Fasern abgeleiteten Gegenstände befriedigende Beständigkeit gegenüber Altern und Farbveränderungen.

BEISPIELE

BEWERTUNG DER EIGENSCHAFTEN DER IN DEN BEISPIELEN HERGESTELLTEN FASERN

WÄRMEVERSCHWEISS-FESTIGKEIT

Um die Wärmeverschweißfähigkeit der Fasern zu bewerten, ist es gewöhnlich üblich, ein Vlies durch Kalandrieren unter speziellen Bedingungen herzustellen und die Spannung zu messen, die erforderlich ist, um das Vlies in eine Richtung quer zu dem Kalandrieren zu zerreißen, unter Arbeiten gemäß ASTM 1682-Regulation.
Der in dieser Weise bestimmte Spannungswert wird als ein Maß der Wärmeverschweißfähigkeit der Faser betrachtet.
Das erhaltene Ergebnis wird jedoch im wesentlichen durch die Endeigenschaften der Fasern (Kräuseln, Finishing, Wärmefixieren, usw.) und den Herstellungszustand des Krempelschleiers, der zu dem Kalander führt, beeinflußt.
Um diese Nachteile zu verhindern und eine direktere Bewertung der Wärmeverschweißeigenschaften der Fasern zu erhalten, wurde ein Verfahren, das nachstehend schematisch beschrieben wird, entwickelt.
Einige Proben werden, ausgehend von einem Seil von 400 tex (ASTM D 1577-7-Regulation) und 0,4 m Länge, hergestellt aus Endlosfasern, hergestellt.
Nachdem das Seil achtzigmal verdreht wurde, werden die zwei Enden verbunden, unter Gewinnung eines Gegenstands, dessen zwei Hälften des Seils miteinander, wie bei einem Seil, verdreht sind.
Die zwei verdrehten Seile werden bei einer Temperatur von etwa 15ºC unterhalb des Schmelzpunktes des Polyolefins, das die Fasern darstellt, wärmeverschweißt, wobei für einen vorbestimmten Zeitraum mit einem Wärmeverschweißer des Typs, der üblicherweise in Laboratorien zur Untersuchung von thermoplastischen Folien verwendet wird, gearbeitet wird.
Die durchschnittliche Kraft, die erforderlich ist, die zwei Seile von jeder Probe an dem wärmeverschweißten Punkt abzutrennen, wird mit einem Dynamometer gemessen.
Das Ergebnis, ausgedrückt in N, wird durch Mitteln der mindestens 8 Messungen erhalten und als Wärmeverschweißfestigkeit unter den Fasern ausgedrückt.
In den nachstehenden Beispielen wurde ein Sentinel Modell 12-12 AS Wärmeverschweißer verwendet, unter Arbeiten mit Zeiträumen beim Wärmeverschweißen von 1 Sekunde und bei einem Wärmeverschweißdruck von etwa 2,85 kg/cm².

FARBÄNDERUNGEN

Die IXSO/TC38/SCI-Norm wurde bei 60ºC und bei 130ºC zur Messung der Beständigkeit der Fasern gegen Verfärbungen, hervorgerufen durch Gasschwund verwendet, während die Beständigkeit gegen Verfärbungen, hervorgerufen durch das Oxidationsphänomen, durch Halten der Fasern in einem Ofen bei 90ºC für 2 Tage gemessen wurden und die Verfärbung wurde, basierend auf einer Grauskale, wie in der vorstehend erwähnten Norm beschrieben, bewertet.

BESTÄNDIGKEIT GEGENÜBER KÜNSTLICHEM ALTERN

Die vorstehend erwähnte Eigenschaft wurde durch beschleunigtes Altern der Fasern in einem Umluftofen bei 110ºC gemäß ASTM D 3045-74-Regulation bewertet.
Die Zeit (in Tagen), die zum Erreichen des gesamten Zerfalls der mechanischen Eigenschaften (Versprödung) erforderlich ist, wurde bestimmt.

BEISPIELE 1-14 UND VERGLEICHSBEISPIELE 1-8

Wir stellten 5 kg Proben, hergestellt aus Polypropylen in Flockenforn, bei kontrollierter Granulometrie (mittlerer Durchmesser der Teilchen 450 um) mit den nachstehenden Eigenschaften her:
- Rest Unlösliches in siedenden Heptan 96%
- zahlenmittleres Molekulargewicht 65700
- gewichtsmittleres Molekulargewicht 320000
- Schmelzflußindex 12,2 g/10 min
- Aschen bei 800ºC 160 ppm
und versetzt mit Calciumstearat bei einer Konzentration von 0,05 Gew.-%.
Zu jeder Probe wurden die in Tabelle 1 aufgeführten Stabilisatoren durch einen Schnellmischer für Pulver vom Henschel-Typ gegeben.
Das so erhaltene Gemisch 1 wurde durch Extrusion bei 220ºC granuliert und das Granulat wurde in einem System mit den nachstehenden Haupteigenschaften versponnen:
- Extruder mit 25 mm Durchmesser Schnecke und Längen/Durchmesser-Verhältnis = 25 und einer Kapazität von 1,0 bis 6,0 kg/h;
- Spinndüse mit 19 Löchern mit einem Durchmesser von 0,4 mm und Längen/Durchmesser-Verhältnis = 5;
- Dosierpumpe;
- Quenchsystem mit Luft bei einer Temperatur von 18 bis 20ºC;
- Raffvorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 500 bis 2000 m/min;
- Faserverstreckvorrichtung mit heißer Walze mit einer Geschwindigkeit, variierend von 30 bis 300 m/min und Dampfstreckofen.
Die zum Spinnen und Spannen verwendeten Bedingungen waren:
a) Temperatur der Spinndüse = 290ºC;
b) Lochkapazität 0,45 g/min;
c) Raffgeschwindigkeit 1500 m/min;
d) Verstreckverhältnis 1:1,5.
Die mechanischen Haupteigenschaften der so erhaltenen Fasern sind in den nachstehenden Bereichen eingeschlossen:
- Titer (ASTM D 1577-79-Regulation) 1,9 - 2,2 dtex
- Festigkeit (ASTM D 2101-82 Regulation) 15 - 20 cN/tex
- Dehnung bis zum Bruch (ASTM D 2101-82 Regulation) 300 - 400%.
In Tabelle 1 werden für alle Beispiele die Wärmeverschweißfestigkeit (Wärmeverschweißtemperatur = 150ºC), die beschleunigten Alterungsbeständigkeitswerte (in Tagen) und die Farbänderungen, verglichen mit der Grauskale, gezeigt.
Insbesondere hinsichtlich der Farbänderungen bezieht sich das erste Ergebnis, das in Tabelle 1 mitgeteilt wird, auf die Anderung, die durch Gasschwund bei 60ºC nach 4 Zyklen verursacht wird; das zweite Ergebnis bezieht sich auf die Anderung, verursacht durch Gasschwund bei 130ºC nach 15 Minuten, das dritte bezieht sich auf die durch Oxidationsphänomene induzierte Färbung, bestimmt wie vorstehend beschrieben.

BEISPIELE 15-17 UND VERGLEICHSBEISPIEL 9

5 kg Proben, aus Polypropylen in Form von kugelförmigen Teilchen, mit Durchmesser zwischen 2 und 3 mm und mit den nachstehenden Eigenschaften wurden hergestellt:
- Unlösliches in Xylol bei 25ºC 96,5%
- zahlenmittleres Molekulargewicht 64000
- gewichtsmittleres Molekulargewicht 325000
- Schmelzflußindex 11,8 g/10 min
- Aschen bei 800ºC 150 ppm
Die vorstehend erwähnten Proben wurden mit den in Tabelle 2 gezeigten Stabilisatoren an der Oberfläche versetzt.
Die Zugaben wurden durch Behandeln mit wässerigen Suspensionen und anschließendem Trocknen ausgeführt. Die Polymerteilchen erhielten ein weiteres Additiv mit Calciumstearat in einer Gewichtskonzentration von 0,05%.
Das so erhaltene Polymer wurde gemäß den in vorangehenden Beispielen beschriebenen Verfahren versponnen.
Die mechanischen Eigenschaften der Fasern waren innerhalb der in den vorangehenden Beispielen beschriebenen Bereiche.
In Tabelle 2 wird für alle Beispiele die Wärmeverschweißfestigkeit (Wärmeverschweißtemperatur = 150ºC), die Alterungsbeständigkeitswerte in Tagen und Farbveränderungen bestimmt, wie in den vorangehenden Beispielen gezeigt.

BEISPIEL 18

5 kg statistisches kristallines Propylen/Ethylen-Copolymer, enthaltend 2,3 Gew.-% Ethylen, wurden mit den Additiven versetzt:
- 0,05 Gew.-% Calciumstearat;
- 0,05 Gew.-% Sandostab P-EPQ;
- 0,01 Gew.-% Chimassorb 944;
und anschließend wurden sie durch Extrusion granuliert.
Die angewendeten Verfahren waren die gleichen wie in Beispielen 1-14 beschrieben.
Die Granulate wurden dann mit den gleichen Technologien wie in den Beispielen 1-14 beschrieben versponnen.
Die mechanischen Eigenschaften der so erhaltenen Fasern waren innerhalb der in den vorstehend erwähnten Beispielen beschriebenen Bereichen.
Die Wärmeverschweißfestigkeit (Wärmeverschweißtemperatur = 140ºC) betrug 3,8N.
Der Zeitraum der Beständigkeit gegen beschleunigtes Altern und Farbänderungen, gemessen wie vorstehend beschrieben, betrug entsprechend 6 bzw. 5 Tage; 5; 5.

BEISPIELE 19-23

Unter Arbeiten bei den gleichen Bedingungen und mit dem gleichen Propylenhomopolymer von Beispielen 1-14 stellten wir Proben in Form von extrudierten Granulaten, die die nachstehenden Additive (Gewichtsprozent) enthielten, her:
- 0,05% Calciumstearat
- 0,015% Chimassorb 944
- 0,04% Irgafos 168
- 0,01% Irganox 1076.
Die Granulate wurden mit den gleichen Verfahren von Beispielen 1-14 unter Verwendung der Raffgeschwindigkeit und den Streckverhältnissen, wie in Tabelle 3 für jedes Beispiel ausgewiesen, versponnen.
In der gleichen Tabelle werden ebenfalls die Titer-, Festigkeits- und Dehnung-bis-zum-Bruch-Werte der erhaltenen Fasern gezeigt sowie die Wärmeverschweißfestigkeit (Wärmeverschweißtemperatur = 150ºC), Beständigkeit gegen Altern und Farbänderungswerte, bestimmt wie in den vorangehenden Beispielen. Tabelle 1 Fortsetzung: Tabelle 1

Claims

1. Wärmeverschweißt hergestellte Gegenstände, erhältlich aus wärmeverschweißbaren Polyolefinfasern, die ein kristallines Olefinpolymer umfassen, das als Stabilisator(en), basierend auf dem Gesamtgewicht von kristallinen Olefinpolymer und Stabilisator(en), enthält:

a) 0,01 bis 0,5 Gew.-% ein oder mehrere organische Phosphite und/oder Phosphonite und/oder

b) 0,005% bis 0,5 Gew.-% einen oder mehrere HALS, worin ein phenolisches Antioxidans entweder nicht vorliegt oder in einer Konzentration nicht höher als 0,02 Gew.-% vorliegt, wobei das Wärmeverschweißen durch Arbeiten bei einer Temperatur geringer als die Schmelztemperatur des Polyolefins, aus dem die Fasern bestehen, ausgeführt wird.

2. Wärmeverschweißt hergestellte Gegenstände nach Anspruch 1 in Vliesform, erhalten durch Kalandrieren oder Spunbonding der in Anspruch 1 beschriebenen Fasern.

3. Wärmeverschweißt hergestellte Gegenstände nach Anspruch 1 und 2, wobei das Polymer ein Homopolymer oder Copolymer eines Olefins der Formel R-CH=CH&sub2; bedeutet, worin R ein Wasserstoffatom oder einen C&sub1;-C&sub6;-Alkylrest darstellt.

4. Wärmeverschweißt hergestellte Gegenstände nach Anspruch 3, wobei das Polymer ausgewählt ist aus isotaktischem oder überwiegend isotaktischem Polypropylen und kristallinen Propylen-Ethylen-Copolymeren, die vorwiegend Propylen enthalten.

5. Wärmeverschweißt hergestellte Gegenstände nach Anspruch 1 und 2, wobei der Anteil an Stabilisator(en) (a) 0,05 bis 0,15 Gew.-% ist und der Anteil an Stabilisator(en) (b) 0,01 bis 0,025 Gew.-% ist.

6. Wärmeverschweißt hergestellte Gegenstände nach Ansprüchen 1 und 2, wobei das organische Phosphit oder die organischen Phosphite ausgewählt sind aus Verbindungen der allgemeinen Formeln:

worin R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; gleich oder verschieden Alkyl-, Aryl- oder Arylalkylreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen:

worin R&sub1; und R&sub2; gleich oder verschieden Reste mit der vorstehend erwähnten Bedeutung sind;

Q einen vierwertigen Alkylrest darstellt;

worin R&sub1;, R&sub2;, R&sub3;, R&sub4; gleich oder verschieden Reste mit der vorstehend für die Reste R ausgewiesenen Bedeutung darstellen, X einen zweiwertigen Alkyl-, Aryl- oder Arylalkylrest darstellt.

7. Wärmeverschweißt hergestellte Gegenstände nach Anspruch 6, wobei das organische Phosphit oder die organischen Phosphite ausgewählt ist/sind aus Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit, Distearylpentaerythritdiphosphit, 4,4'-Butylidenbis(3-methyl-6-tert-butylphenyl-di-tridecyl)phosphit, Tris-(monononylphenyl)phosphit, Bis(2,4-di-tert-butyl)pentaerythritdiphosphit.

8. Wärmeverschweißt hergestellte Gegenstände nach Ansprüchen 1 und 2, wobei das organische Phosphonit oder die organischen Phosphonite ausgewählt sind aus Verbindungen der allgemeinen Formel:

worin R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; gleich oder verschieden Alkyl-, Aryl- oder Aralkylreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen darstellen oder der Rest R&sub3; substituiert ist mit einer Gruppe

worin R&sub4; und R&sub5; gleich oder verschieden Reste mit der vorstehend für die Reste R ausgewiesenen Bedeutung darstellen und X einen zweiwertigen Alkyl-, Aryl- oder Arylalkylrest darstellt.

9. Wärmeverschweißt hergestellte Gegenstände nach Anspruch 8, wobei Tetrakis[2,4-di-tert-butylphenyl]4,4'-diphenylphosphonit als organisches Phosphonit verwendet wird.

10. Wärmeverschweißt hergestellte Gegenstände nach Ansprüchen 1 und 2, wobei der HALS ausgewählt ist aus Monomer- oder Oligomerverbindungen, die in dem Molekül eine oder mehrere substituierte Piperidingruppen enthalten, mit der nachstehenden allgemeinen Formel:

worin die Reste R&sub1; gleich oder verschieden C&sub1;-C&sub4;-Alkylreste oder Tetramethylpiperidinreste darstellen oder die Alkylreste mit den Piperidinkohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, einen C&sub5;-C&sub9;-Cycloalkylrest bilden; die Reste R&sub2; gleich oder verschieden Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub1;&sub8;-Alkylreste, C&sub7;-C&sub1;&sub8;-Arylalkylreste darstellen oder der Alkylrest mit den Piperidinkohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, einen C&sub5;-C&sub1;&sub0;-Cycloalkylrest bilden; die Reste R&sub3; gleich oder verschieden Wasserstoff oder C&sub1;-C&sub1;&sub8;-Alkylreste oder C&sub7;-C&sub1;&sub8;-Arylalkylreste darstellen; der Rest R&sub4; Wasserstoff oder einen C&sub1;- C&sub8;-Alkylrest oder einen Benzylrest darstellt; Z Wasserstoff oder einen C&sub1;-C&sub1;&sub8;-Alkyl-, C&sub1;-C&sub1;&sub2;-Alkylen-, C&sub3;-C&sub1;&sub2;-Alkenyl-, C&sub3;-C&sub5;-Alkinyl-, C&sub7;-C&sub1;&sub8;-Arylalkyl-, C&sub2;-C&sub4;-Acyl-, C&sub2;-C&sub1;&sub8;- Alkanoyl-, C&sub3;-C&sub1;&sub8;-Alkoxyalkyl-, C&sub3;-C&sub1;&sub8;-Alkenoyl-, Oxyl-, Cyanomethyl-, Xylylenylrest oder einen Rest mit 1 bis 4 Bindungen und enthaltend 1 bis 4 Hydroxylgruppen und gegebenenfalls Ether, Ester oder heterocyclische Gruppen, wobei die Bindungen des Restes an das Stickstoffatom der Piperidingruppen gebunden sind oder einen zweiwertigen Rest, enthaltend einen oder mehrere Ester- oder Amidgruppen oder einen Rest

worin R&sub5; und R&sub6; Kohlenwasserstoffreste darstellen, darstellt.

11. Wärmeverschweißt hergestellte Gegenstände nach Anspruch 10, worin der/die HALS ausgewählt ist oder sind aus den Verbindungen der Formeln:

worin n von 2 bis 20 schwankt.

worin R ist:

worin n von 2 bis 20 schwankt.

12. Wärmeverschweißt hergestellte Gegenstände nach Ansprüchen 1 und 2, wobei das/die phenolische(n) Antioxidans oder Antioxidantien ausgewählt ist/sind aus Tris(4-t-butyl-3- hydroxy-2,6-dimethylbenzyl)-s-triazin-2,4,6-(1H,3H,5H)trion; Calcium-bi[monoethyl(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)phosphonat]; 1,3,5-Tris-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-5- triazin-2,4,6-(1H,3H,5H)trion; 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)benzol; Pentaerythrityltetrakis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat]; 2,6-Dimethyl-3-hydroxy-4-tert-butylbenzylabietat.

13. Wärmeverschweißt hergestellte Gegenstände nach Ansprüchen 1 und 2, mit einer thermoverschweißbaren Festigkeit von 2 bis 4,5N.