EP0784107A2 - Schmelzgesponnene, scheuerbeständige Monofile - Google Patents

Schmelzgesponnene, scheuerbeständige Monofile Download PDF

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EP0784107A2
EP0784107A2 EP96120750A EP96120750A EP0784107A2 EP 0784107 A2 EP0784107 A2 EP 0784107A2 EP 96120750 A EP96120750 A EP 96120750A EP 96120750 A EP96120750 A EP 96120750A EP 0784107 A2 EP0784107 A2 EP 0784107A2
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EP
European Patent Office
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monofilaments
polyamide
fabrics
forming
wire
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EP96120750A
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EP0784107A3 (de
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Jürgen Büdenbender
Eckhard Gärtner
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Bayer Faser GmbH
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    • Y10T83/929—Tool or tool with support
    • Y10T83/9292—Wire tool

Definitions

  • the invention relates to melt-spun monofilaments made of polyamide, polyester or polypropylene as thread-forming polymers with improved abrasion resistance and their use for the production of technical fabrics or use as wire.
  • thermoplastic polymers The processes for producing monofilaments from thermoplastic polymers are known in principle and e.g. described in Handbuch der Kunststofftechnik II, C. Hauser Verlag, Kunststoff 1986, pages 295 to 319.
  • thermoplastic polymers can be improved by adding polyethylene / polypropylene rubber.
  • the polymer mixtures of thermoplastic polymers and modified polyethylene / polypropylene rubber are known to be compounded and granulated on twin-screw extruders and processed by injection molding.
  • the invention has for its object to improve the abrasion resistance and the alternating bending resistance of melt-spun monofilaments and their processability to technical fabrics or wire and thus e.g. to significantly extend the service life of technical fabrics.
  • the monofilaments according to the invention are distinguished by a permanently improved abrasion resistance, improved resistance to alternating bending stress and reduced thermal shrinking forces.
  • Another object is the use of the monofilaments according to the invention for the production of technical textiles, such as fabrics and felts for industry, e.g. Classifying fabrics, screen printing fabrics, shaped screen fabrics and press felts for paper and cellulose fiber production.
  • technical textiles such as fabrics and felts for industry, e.g. Classifying fabrics, screen printing fabrics, shaped screen fabrics and press felts for paper and cellulose fiber production.
  • the monofilaments according to the invention are produced by melt extrusion processes known per se.
  • the raw materials are either a mixture of granules or used as granules / powder mixture or as compounded granules. It is important to ensure that the components are mixed homogeneously in the melt and thus ultimately in the monofilaments. This is achieved using commercially available dynamic mixers after extrusion.
  • the aim was to increase the impact strength of the polymers and the transverse stability of the monofilaments obtained from the polymers.
  • Another object of the invention is the use of the monofilaments according to the invention for the production of technical textile fabrics or of technical wires, in particular lawn mower wire.
  • the monofilaments according to the invention are preferably used in so-called technical textiles such as fabrics and felts for industry, e.g. Classifying fabrics, screen printing fabrics, shaped screen fabrics and press felts for paper and cellulose fiber production.
  • the preferred thread-forming thermoplastic polymer for the production of the monofilaments is polyamide, in particular polyamide (PA) 6, 6.6, 6.10, 6.12, 11 and 12, mixtures of the polyamides or copolymers thereof.
  • Preferred polyesters are polyethylene terephthalate (PET) or polybutylene terephthalate (PBT).
  • the mixture according to the invention can contain up to 15% by weight, based on the sum of components a), b) and c), plasticizers, for example caprolactam for polyamide, phenols, arylsulfonamides or phthalic acid esters, pigments, for example TiO 2 , carbon black, dyes, as additional additives internal lubricants, for example alkaline earth stearates, in particular of Ca or Mg, waxes to increase transparency, for example those based on fatty acid amides, can be added.
  • plasticizers for example caprolactam for polyamide, phenols, arylsulfonamides or phthalic acid esters
  • pigments for example TiO 2 , carbon black
  • dyes as additional additives internal lubricants, for example alkaline earth stearates, in particular of Ca or Mg, waxes to increase transparency, for example those based on fatty acid amides, can be added.
  • Examples 1 to 5 show monofilaments according to the invention, example 6 a comparative example.
  • a medium-viscosity semi-crystalline maleic anhydride modified PE / PP rubber was used as the modified rubber (component B).
  • Component C) is a commercially available aging stabilizer Irganox 1098 from Ciba Geigy, a sterically hindered phenol of the formula (I) N, N'-hexamethylene-bis- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamic acid amide)
  • the concentrations of component A) were varied between 98.25% by weight and 84.5% by weight of component B) between 1.25% by weight and 15% by weight.
  • the concentration of component C) was kept constant at 0.5% by weight
  • the components A), B) and C) were degassed as granules or granule powder mixture in accordance with the desired concentration ratio on a single-screw extruder under vacuum, then melted at 270 ° C. and then mixed together in a dynamic mixer, so that components A), B ) and C) were homogeneously mixed finely dispersed.
  • the monofilament was then produced in a manner known per se on a monofilament spinning and drawing machine.
  • the filament-forming polymer melt was spun from a device for melt spinning monofilaments to cool in a water bath at 20 to 30 ° C, then stretched 3.5 times in hot water at 80 ° C and in hot air at 150 ° C and finally in Hot air fixed at 210 ° C.
  • the preparation is carried out analogously to the spinning process shown above.
  • the abrasion tests were carried out on the test bars produced from the monofilaments using the AT 2000 abrasion tester from Einlehner in calcium carbonate / water suspension.
  • a ceramic slat rotating body consisting of 16 circularly arranged round bars made of Al-oxide ceramic with a flat ground surface touching the screen was used as the wear body.
  • the arrangement corresponds approximately to the open and closed surfaces of a flat suction device in a paper machine.
  • the material loss of the respective test sieve is determined from the difference between the rubbed and non-rubbed sieve surface as a loss of weight and thickness.
  • Table 2 shows further Examples 7 to 10, in which a hydrolysis-stabilized high-molecular polyethylene terephthalate (PET) with a maleic anhydride-modified polyethylene / propylene rubber (Exxelor VA 1803) and a hydrolysis stabilizer (Stabaxol P100) was used instead of polyamide.
  • PET polyethylene terephthalate
  • Exxelor VA 1803 maleic anhydride-modified polyethylene / propylene rubber
  • Stabaxol P100 hydrolysis stabilizer
  • the loss of length after the concrete edge impact test was determined. The loss of length decreases with increasing proportion of rubber modified with maleic anhydride.

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Abstract

Die Erfindung betrifft schmelzgesponnene Monofile aus Polyamid, Polyester oder Polypropylen als fadenbildenden Polymeren mit verbesserter Scheuerfestigkeit und deren Verwendung zur Herstellung von Flächengebilden oder Verwendung als Draht.

Description

  • Die Erfindung betrifft schmelzgesponnene Monofile aus Polyamid, Polyester oder Polypropylen als fadenbildende Polymeren mit verbesserter Scheuerfestigkeit und deren Verwendung zur Herstellung von technischen Flächengebilden oder Verwendung als Draht.
  • Die Verfahren zur Herstellung von Monofilen aus thermoplastischen Polymeren sind grundsätzlich bekannt und z.B. beschrieben in Handbuch der Kunststofftechnik II, C. Hauser Verlag, München 1986, Seite 295 bis 319.
  • Es ist weiterhin bekannt, daß die Kerbschlagzähigkeit von Formkörpern aus thermoplastischen Polymeren durch Zusatz von Polyethylen/Polypropylen-Kautschuk verbessert werden kann. Die Polymermischungen aus thermoplastischen Polymeren und modifizierten Polyethylen/Polypropylen-Kautschuk werden dabei bekannterweise auf Doppelwellenextrudern compoundiert und granuliert und im Spritzguß verarbeitet.
  • Zur Herstellung von Monofilen für technische Zwecke, beispielsweise zur Weiterverarbeitung zu Preßfilzen für die Papierindustrie, die insbesondere eine hohe mechanische Festigkeit gegenüber Abrieb haben müssen, sind bislang wenige geeignete Polymermischungen bekannt geworden. Aus der Patentschrift US 5 169 711 ist bekannt, daß die Scheuerfestigkeit von Monofilen aus Polyethylenterephthalat (PET) durch Zusatz von thermoplastischem Polyurethan (TPU) erhöht werden kann.
  • Außerdem sind Monofile aus Polymermischungen von Polyamid, Polyphenylenether und einem funktionalisierten Elastomer für die Herstellung von Preßfilzen bekannt (siehe z.B. int. Patentanmeldung WO 93/1325).
  • Die Abriebbeständigkeit der Monofile und damit der technischen Gewebe, die aus diesen hergestellt werden können, wird durch die oben beschriebenen bekannten Rohstoffmodifikationen nur unzureichend verbessert, außerdem wird dabei die Festigkeit der Monofile jeweils reduziert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abriebbeständigkeit und die Wechselbiegebeständigkeit schmelzgesponnener Monofile und deren Verarbeitbarkeit zu technischen Geweben oder Draht zu verbessern und damit z.B. die Standzeit technischer Gewebe signifikant zu verlängern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch schmelzgesponnene Monofile für die Herstellung von technischem Draht oder technischen textilen Flächengebilden, dadurch gekennzeichnet, daß diese
    • a) 99 bis 70 Gew.-%, bevorzugt von 80 bis 95 Gew.-% Polyamid, Polyester oder Polypropylen als fadenbildendes Polymer,
    • b) von 30 bis 1 Gew.-%, bevorzugt von 5 bis 20 Gew.-% eines Maleinsäureanhydrid modifizierten Polyethylen/Polypropylen-Kautschuks
      und zusätzlich
    • c) bis 3 Gew.-%, vorzugsweise von 0,01 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Summe von a) + b) Alterungsstabilisatoren, z.B. sterisch gehinderte Phenole (SGP), Carbodiimide oder aromatische Amine, Kupfersalze, insbesondere solche des einwertigen Kupfers, enthalten.
  • Die erfindungsgemäßen Monofile zeichnen sich durch eine permanent verbesserte Scheuerbeständigkeit, verbesserte Beständigkeit gegen Wechselbiegebeanspruchung und verringerte Thermo-Schrumpfkräfte aus.
  • Weiterer Gegenstand ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Monofile zur Herstellung von technischen Textilien, wie Geweben und Filzen für die Industrie, z.B. Klassiergeweben, Siebdruckgeweben, Formsiebgeweben und Preßfilzen zur Papier- und Zellulosefaserherstellung.
  • Die Standzeit der technischen Textilien, insbesondere der Formsiebgewebe und der Preßfilze zur Papier- und Zellulosefaserherstellung wird durch die Verwendung erfindungsgemäßer Monofile gegenüber bekannten Monofilen verlängert.
  • Die erfindungsgemäßen Monofile werden nach an sich bekannten Schmelzextrusionsverfahren hergestellt. Die Rohstoffe werden dabei entweder als Granulatmischung bzw. als Granulat/Pulvermischung oder als compoundiertes Granulat eingesetzt. Hierbei ist auf eine homogene Durchmischung der Komponenten in der Schmelze und somit letztlich in den Monofilen zu achten. Dies wird durch handelsübliche dynamische Mischer nach dem Extrudieren erreicht.
  • Ziel war es, die Kerbschlagzähigkeit der Polymere und die Querstabilität der aus den Polymeren erhaltenen Monofilen zu erhöhen.
  • Übertaschenderweise wurde bei Verschleißtests bei den erfindungsgemäßen Monofilen zusätzlich eine Verbesserung der Scheuerfestigkeit mit wachsendem Anteil an Maleinsäureanhydrid modifiziertem Polyethylen/Polypropylen-Kautschuk festgestellt.
  • Außerdem wurde unerwartet eine Reduzierung der Thermoschrumpfkräfte schon bei geringem Zusatz von Maleinsäureanhydrid modifiziertem Polyethylen/Polypropylen-Kautschuk erreicht, was sich positiv auf die Formstabilität der aus den Monofilen hergestellten Geweben bei der Thermofixierung des Gewebes auswirkt.
  • Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Monofile zur Herstellung von technischen textilen Flächengebilden oder von technischen Drähten, insbesondere Rasenmäherdraht. Die erfindungsgemäßen Monofile finden vorzugsweise Verwendung in sogenannten technischen Textilien wie Geweben und Filzen für die Industrie, z.B. Klassiergeweben, Siebdruckgeweben, Formsiebgeweben und Preßfilzen zur Papier- und Zellulosefaserherstellung.
  • Bevorzugtes fadenbildendes thermoplastisches Polymer zur Herstellung der Monofile ist Polyamid, insbesondere Polyamid (PA) 6, 6.6, 6.10, 6.12, 11 und 12, Mischungen der Polyamide oder Copolymere aus diesen. Bevorzugte Polyester sind Polyethylenterephthalat (PET) oder Polybutylenterephthalat (PBT).
  • Als zusätzliche Additive können der erfindungsgemäßen Mischung noch bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Summe der Komponenten a), b) und c), Weichmacher z.B. Caprolactam für Polyamid, Phenole, Arylsulfonamide oder Phthalsäureester, Pigmente z.B. TiO2, Ruß, Farbstoffe, innere Gleitmittel z.B. Erdalkalistearate insbesondere von Ca oder Mg, Wachse zur Transparenzerhöhung beispielsweise solche auf Basis von Fettsäureamiden beigemischt werden.
    • Beispiele
  • Beispiele 1 bis 5 zeigen erfindungsgemäße Monofile, Beispiel 6 ein Vergleichsbeispiel. Als fadenbildendes Polymer (Komponente A) wurde ein Polyamid 6 mit einer relativen Lösungsviskosität von ηrel = 4,0 (gemessen in m-Kresol bei 25°C) verwendet. Als modifizierter Kautschuk (Komponente B) wurde ein mittelviskoser halb-kristalliner Maleinsäureanhydrid modifizierter PE/PP-Kautschuk verwendet.
  • Bei den Beispielen wurde als PE/PP-Kautschuk ein Produkt der Fa. EXXON-Chemical GmbH mit dem Handelsnamen Exxelor VA 1803 eingesetzt. Die chemische Formel ist angegeben mit

            H(C2H4)X(CH2CH-CH3)Y(O=COC=OCH=CH)ZH

    mit den Indices X= 0,5 - 0,6, Y = 0,5 - 0,4, Z = 0.002. Das Molekulargewicht ist angegebenen mit 20.000 bis 60.000.
  • Komponente C) ist ein handelsüblicher Alterungsstabilisator Irganox 1098 von Ciba Geigy, ein sterisch gehindertes Phenol der Formel (I)
    Figure imgb0001
     N,N'-Hexamethylen-bis-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxy-hydrozimtsäureamid)
  • Es wurden die Konzentrationen der Komponente A) zwischen 98,25 Gew.-% und 84,5 Gew.-% der Komponente B) zwischen 1,25 Gew.-% und 15 Gew.-% variiert. Die Konzentration der Komponente C) wurde konstant bei 0,5 Gew.-% belassen
  • Die Komponente A), B) und C) wurden als Granulat bzw. Granulatpulvermischung entsprechend dem gewünschten Konzentrationsverhältnis auf einem Einschneckenextruder unter Vakuum entgast, dann bei 270°C aufgeschmolzen und anschließend in einem dynamischen Mischer miteinander vermischt, so daß die Komponenten A), B) und C) feindispers homogen miteinander vermischt waren.
  • Anschließend wurde in an sich bekannter Weise die Monofile auf einer Monofil-Spinn-Streck-Anlage produziert. Dabei wurde aus einer Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Monofilen die fadenbildende Polymerschmelze zum Abkühlen in ein Wasserbad bei 20 bis 30°C abgesponnen, anschließend in Heißwasser bei 80°C und in Heißluft bei 150°C um das 3,5-fache verstreckt und zuletzt in Heißluft bei 210°C fixiert.
  • Das Beispiel 6 zeigt ein Polyamid-Monofil ohne Maleinsäureanhydrid modifizierten PE/PP-Kautschuk nur aus stabilisiertem Polyamid 6 (ηrel = 4,0) zum Vergleich zu den erfindungsgemäßen Monofilen nach Beispielen 1 bis 5. Die Herstellung erfolgt analog zum oben dargestellten Spinnvorgang.
  • Die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 6 sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
    • Abriebmeßverfahren
  • Die Abriebuntersuchungen wurden in den Beispielen an den aus den Monofilen hergestellten Prüfstäben mittels des Abrasionstester AT 2000 der Firma Einlehner in Calciumcarbonat/Wasser-Suspension durchgeführt.
  • Als Verschleißkörper wurde ein Keramikleisten-Drehkörper bestehend aus 16 kreisförmig angeordneten Rundstäben aus Al-Oxid-Keramik mit flächig angeschliffener siebberührender Außenseite eingesetzt. Die Anordnung entspricht annähernd den offenen und geschlossenen Flächen eines Flachsaugers in einer Papiermaschine. Der Materialverlust des jeweiligen Prüfsiebes wird aus der Differenz zwischen abgeriebener und nicht-abgeriebener Siebfläche als Gewichts- und Dickenverlust ermittelt.
    Figure imgb0002
  • Tabelle 2 zeigt weitere Beispiele 7 bis 10, in denen anstelle Polyamid ein hydrolysestabilisiertes hochmolekulares Polyethylenterephthalat (PET) mit einem Maleinsäureanhydrid modifizierten Polyethylen/Propylen-Kautschuk (Exxelor VA 1803) sowie einem Hydrolysestabilisator (Stabaxol P100) verwendet wurde.
    Figure imgb0003
  • In Tabelle 3 sind die Eigenschaften von technischem Draht (Rasenmäherdraht) hergestellt aus unstabilisiertem Copolyamid (Anteil Polyamid 6 : Polyamid 6.6 = 82:18 Gew.-%) mit einem Maleinsäureanhydrid modifiziertem Polyethylen/Polypropylen-Kautschuk wiedergegeben. In praxisnahen Tests wurde z.B. der Längenverlust nach dem Betonkantenschlagtest bestimmt. Der Längenverlust fällt mit steigendem Anteil Maleinsäureanhydrid modifiziertem Kautschuk.
    Figure imgb0004

Claims (8)

  1. Schmelzgesponnene Monofile aus Polyamid, Polyester oder Polypropylen als fadenbildende Polymere für die Herstellung von technischem Draht, insbesondere Rasenmäherdraht oder technischen textilen Flachengebilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Monofile
    a) 99 bis 70 Gew.-% des fadenbildenden Polymer,
    b) von 30 bis 1 Gew.-% eines Maleinsäureanhydrid modifizierten Polyethylen/Polypropylen-Kautschuks
    und zusätzlich
    c) bis 3 Gew.-%, vorzugsweise von 0,01 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Summe von a) + b) Alterungsstabilisatoren enthalten.
  2. Monofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fadenbildende thermoplastische Polymer ein Polyamid, insbesondere Polyamid 6, PA 6.6, PA 6.10, PA 6.12, PA 11 oder PA 12 ist oder ein Copolyamid aus den genannten bevorzugten Polyamiden.
  3. Monofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fadenbildende thermoplastische Polymer ein Polyethylenterephthalat (PET) oder Polybutylenterephthalat (PBT) ist.
  4. Verwendung der Monofile nach den Ansprüchen 1 bis 3 zur Herstellung von technischen textilen Flachengebilden.
  5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die textilen Flächengebilde Klassiergewebe, Siebdruckgewebe, Transportbänder und Formsiebe oder Preßfilze für die Zellulosefaseraufbereitung oder Papierherstellung sind.
  6. Formsiebe oder Preßfilze, erhältlich aus Monofilen nach Ansprüchen 1 bis 3, für die Zellulosefaseraufbereitung und Papierherstellung.
  7. Verwendung der Monofile nach den Ansprüchen 1 bis 3 als Rasenmäherdraht.
  8. Monofile nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Kautschuks B) von 5 bis 20 Gew.-% und der Anteil des Polymeren A) von 80 bis 95 Gew.-% beträgt.
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