SCHMUTZABWEISENDES MONOFILAMENT FUER PAPIERMASCHINENSIEBE, VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG UND VERWENDUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein schmutzabweisendes Monofilament für Papiermaschinensiebe mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,7 mm, bestehend aus wenigstens 85 Gew.-% Polyethylenterephthalat mit einem Viskositätsindex (V.I.) von wenigstens 96 dl/g und einem Copolymerisat, Verfahren zur Herstellung sowie dessen Verwendung.

[0002] Unter "schmutzabweisende" Eigenschaften für Papiermaschinensiebe soll die Nassverschmutzung, die auch Hydrolysebeständigkeit voraussetzt, verstanden sein. Die Schmutzabweisung soll dazu dienen, die Reinigungszyklen eines Siebes zu verlängern, wobei die Reinigungsarbeit unter einem Hochdruckwasserstrahl und nötigenfalls unter Reibung mit einer Bürste vorgenommen wird. Schmutzabweisende Monofilamente, die gleichzeitig hydrolysebeständig sein sollten, werden zu technischen Geweben verarbeitet und insbesondere in der Trockenpartie einer Papiermaschine eingesetzt. Solche Trockensiebe sind Temperaturen weit über 100°C und Feuchtigkeit ausgesetzt sowie beim Reinigen erhöhter mechanischer Beanspruchung. Schmutzabweisende Polyestermonofile haben sich wegen ihrer Hydrolyseanfälligkeit nicht bewährt. Durch Zusatz von Additiven in Form von Stabilisatoren wurde eine weitere Verbesserung der Hydrolysebeständigkeit erzielt, die jedoch für Papiermaschinensiebgewebe der Trockenpartie immer noch nicht ausreicht. Die Erhöhung der schmutzabweisenden Eigenschaften wurde neben der Zugabe von Additiven auch durch geeignete Spinnpräparationen, Finishbehandlungen am Filament sowie Nachbehandlung am Gewebe versucht.

[0003] Es wurden auch Monofilamente aus dem Copolymer Ethylentetrafluorethylen hergestellt, deren thermische und chemische Resistenz ausgezeichnet sind und deshalb in der chemischen Verfahrenstechnik Verwendung finden. Es sind Trockensiebe für Papiermaschinen bekannt, die an der Sieboberfläche solche Monofilamente tragen und die darunter liegenden Stützgewebe aus Polyestermonofilamenten gegen Verschmutzung schützen. Den ausgezeichneten chemischen Eigenschaften der Fluorpolymeren stehen jedoch deren unzureichende Zugfestigkeit und Dehnungseigenschaften entgegen. Ausserdem ist die Herstellung und Entsorgung eines Fluorpolymers mit etwa 50 % Fluoranteil im Vergleich zu einem Polyester sehr aufwendig.

[0004] Es wurde bereits versucht, durch Ummantelung von mechanisch stabilen Filamenten mit einem fluorhaltigen Polymer durch Coextrusion, die mechanischen Eigenschaften des Filaments mit den chemischen des Fluorpolymers zu verbinden (DE-A-3301270). Aus wirtschaftlichen Gründen wurde dabei die Ummantelung so dünn wie möglich gehalten. Die bekannten Kern-Mantelfäden sind jedoch als Papiermaschinensiebe mit mehrfacher Verwendung und Reinigung unter den rauhen Bedingungen im Betrieb einer Papierfabrik nicht geeignet.

[0005] Nach der EP-A-0 506 963 ist ein hydrolysestabiles und schmutzabweisendes Monofilament bekannt, welches aus einer Mischung aus einem Polyethylenterephthalat mit einem Fluorpolymer und unreagiertem Carbodiimid besteht. Cabodiimid wird im Überschuss verwendet, um das Monofilament langfristig hydrolysebeständig zu machen. Das Monofilament ist in seiner Struktur offensichtlich nicht homogen. Das fluorhaltige Polymer kann in Form von Fibrillen in einer Matrix von PET verteilt sein, aber auch aus einem Kern-Mantel bestehen.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, ein schmutzabweisendes Monofilament zur Verfügung zu stellen, das den hohen Ansprüchen eines technischen Gewebes, inbezug auf seine chemischen, schmutzabweisenden, mechanischen und abrasionsbeständigen Eigenschaften genügt und besonders in der Trockenpartie eines Papiermaschinensiebes Verwendung findet.

[0007] Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das die wirtschaftliche Herstellung von schmutzabweisenden Monofilamenten gestattet.

[0008] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Monofilament 1,5 bis 5 Gew.-% eines polynären Copolymerisats, hergestellt aus Alkenen und Perfluoratkenen, enthält und eine über den ganzen Querschnitt homogene Zusammensetzung aufweist.

[0009] Es wird ein Polyester verwendet, der aus wenigstens 85 Gew.% Polyethylenterephthalat besteht. Als besonderer Vorteil sei hervorgehoben, dass das hergestellte Monofilament über den ganzen Querschnitt eine homogene Zusammensetzung aufweist. Es können der Schmelze erforderlichenfalls auch 1 bis 3 % Farbpigmente zugemischt werden.

[0010] Als Polyethylenterephthalat kommt solches in Frage, das einen Viskositätsindex von > 96 aufweist.

[0011] Als Copolymerisat haben sich solche, die aus etwa 50 Gew.-% Ethen und etwa 50 Gew.-% Tetrafluorethen bestehen, bewährt. Das Copolymerisat kann in Form eines Masterbatch, welcher aus etwa 50 Gew.-% und etwa 50 Gew.-% Copolymerisat besteht, in die Schmelze zugegeben werden.

[0012] Die schmutzabweisenden Monofilamente haben einen Durchmesser von 0,2 bis 0,7 mm, und bestehen aus einer Polymermischung aus Polyethylenterephthalat mit wenigstens 85 Gew.-% Polyethylenterephthalateinheiten und 1,5 bis 5 Gew.-%, insbesondere 1,5 bis 3,0 Gew.-% eines polynären Copolymerisats, hergestellt aus Alkenen und Perfluoralkenen, bestehen.

[0013] Als polynäre Copolymerisate haben sich insbesondere binäre Systeme bewährt. Diese sind einfach durch Copolymerisation der Einzelkomponenten zu erhalten. Copolymerisate aus Ethen und Tetrafluorethen sind wegen ihrer leichten Verfügbarkeit vorteilhaft, wobei ein Schmelzpunkt im Bereich zwischen 255°C und 275°C besonders zweckmässig ist. Andere binäre oder polynäre Fluorkunststoffe wie Hexafluorpropylenmodifizierte Polytetrafluorethylene, Polyvinylidenfluoride u.ä. können verwendet werden.

[0014] Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Monofilament 1,5 bis 5 Gew.-% der genannten Copolymerisate mit Polyfluoralkyleneinheiten, vorzugsweise 1,5 bis 3 Gew.-%, insbesondere 2 bis 3 Gew.-% enthält.

[0015] Die Festigkeit der Monofilamente ist höher als 36 cN/tex, insbesondere 36 bis 60 cN/tex bei einer Dehnung von < 44 %, bezogen auf das ungedehnte Filament, wobei als wesentliches Merkmal in überraschender Weise die Schmutzabweisung besonders gut ist. Die Schmutzabweisung ist als Anschmutzungsindex mit < 2 nach 5 Anschmutzungs/Auswaschzyklen, verglichen mit > 5 bei einem Polyesterfilament ohne Copolymerisate, ermittelt worden.

[0016] Die Verwendung der erfindungsgemässen schmutzabweisenden Monofilamente mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,7 mm ist besonders zur Herstellung von Papiermaschinensiebgeweben geeignet.

[0017] Die Erfindung soll anhand von einem Beispiel und einem Vergleichsbeispiel näher beschrieben werden.

Vergleichsbeispiel ohne Copolymerisate:

[0018] Hydrolysestabilisiertes hochviskoses (VI 96) Polyethylenterephthalat wird in bekannter Weise bei einer Temperatur von 290°C über eine Spinndüse mit einem Lochdurchmesser von 1,8 mm mit einem Durchsatz von 486 g/min schmelzextrudiert. Die extrudierten Monofilamente werden in einem Wasserbad bei 70°C abgekühlt. Nach dem Abkühlen werden die Monofilamente spinnpräpariert und mit einem Verstreckungsverhältnis von total 5,25x verstreckt, relaxiert und mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min aufgewickelt. Der resultierende Faden mit einem Titer von 2700 dtex, was einem Durchmesser von 0.50 mm entspricht, weist nach 5-fachem Behandeln einen Anschmutzungsindex von mehr als 5 auf, hat eine Festigkeit (Ft) von 38 cN/tex bei einer Dehnung (Dt) von 40 % und einen Thermoschrumpf (TS bei 160°C) von 0.4 %, bezogen auf den ungeschrumpften Faden.

Ausführungsbeispiel:

[0019] Zur Herstellung der Mischung (Masterbatch) werden auf einer Compoundieranlage 50 Gew.-% Polyethylenterephthalat (I) mit einem Copolymerisat (II), hergestellt aus 50 Gew.-% Ethylen und 50 Gew.-% Tetrafluorethylen, verarbeitet.

[0020] Hochviskoses (VI 96) Polyethylenterephthalat (Polyester) wird bei einer Temperatur von 290°C geschmolzen. In die Schmelze wird 4 Gew.-% der Mischung (Masterbatch), entsprechend 2 Gew.-% Copolymerisat (II) mittels einer Dosiereinrichtung zugefügt. Die Extrusion erfolgt über eine Spinndüse mit einem Lochdurchmesser von 1,8 mm ebenfalls mit einem Durchsatz von 486 g/min. Die extrudierten Monofilamente werden in gleicher Weise in einem Wasserbad bei 70°C abgekühlt. Nach dem Abkühlen werden die Monofilamente spinnpräpariert und mit einem Verstreckungsverhältnis von total 5,25x verstreckt, relaxiert und mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min aufgewickelt. Der resultierende Faden mit einem Durchmesser von 0.50 mm weist nach 5-fachem Behandeln einen Anschmutzungsindex von weniger als 2 (< 2) auf, hat eine Festigkeit (Ft) von 37 cN/tex bei einer Dehnung (Dt) von 39 % und einen Thermoschrumpf (TS bei 160°C) von 0.4 %, bezogen auf den ungeschrumpften Faden.

[0021] Zur Bestimmung der schmutzabweisenden Wirkung von Monofilamenten für Papiermaschinensiebgewebe wurde folgende Methode entwickelt:

Prinzip der Testmethode:

[0022] Es werden rostfreie Stahlplättchen dreilagig mit dem Monofil präzis bewickelt. Nach Auswaschen der Spinnpräparation und farbmetrischer Ausmessung (DATACOLOR Texflash Typ 3881) wird die Gberseite der Monofilkartelle nach einem festgelegten Verfahren achtmal unter nassem Zeitungspapier in einer Bügelpresse bei 130°C mittels "Transferdruck" angeschmutzt. Nach farbmetrischer Ausmessung wird auf eine spezifizierte Weise gewaschen, getrocknet und wieder farbmetrisch vermessen. Dieser Anschmutzungs-/Auswasch-Prozess wird für die gleichzeitige Ermittlung der "Soil-release"-Eigenschaften insgesamt fünfmal nacheinander durchgeführt. Als quantitatives Resultat werden in jedem Stadium die DL* (D65)-Werte angegeben, welche jeweils auf die Kartellen vor der ersten Anschmutzung als Referenz bezogen sind. DL* (D65) entspricht der Helligkeitsdifferenz der Probe zur Referenz bei Tageslicht. Um Einflüsse der Farbdifferenzen der Proben auszuschliessen wird die prozentuale Helligkeitsabnahme angegeben, welche definiert ist als

und Anschmutzungsindex genannt wird. Dabei bedeutet L*₀ die Helligkeit der Referenz.

Verschmutzungseigenschaften:

[0023] Die in der Abbildung 1 dargestellten Werte der AI zeigen den Einfluss der aufeinanderfolgenden Zyklen "Anschmutzen" R / "Auswaschen" +W. Es werden jeweils AI-Mittelwerte von zwei Kartellen nach dem Anschmutzen und nach dem Auswaschen dargestellt. Die Kurve 1 zeigt den erfindungsgemässen Monofilamentfaden. Die Kurve 2 zeigt einen Vergleichsfaden aus Polyester nach dem Stand der Technik, also ohne (II). Nach (fünf) 5 Anschmutz/Auswaschzyklen werden mit dem erfindungsgemässen Monofilament Indizes unter 2 erreicht.

[0024] Der erfindungsgemässe Monofilfaden bringt eine Verbesserung um einen Faktor 4 bis 5 gegenüber dem Stand der Technik. Er ist bevorzugt zum Einsatz in Papiermaschinengeweben geeignet.

Ansprüche

1. Schmutzabweisendes Monofilament für Papiermaschinensiebe mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,7 mm, bestehend aus einem Polyester unit wenigstens 85 Gew.-% Polyethylenterephthalat mit einem Viskositätsindex (V.I.) von wenigstens 96 dl/g und einem Copolymerisat, dadurch gekennzeichnet, dass das Monofilament 1,5 bis 5 Gew.-% eines polynären Copolymerisats, hergestellt aus Alkenen und Perfluoralkenen enthält und eine über den ganzen Querschnitt homogene Zusammensetzung aufweist.

2. Monofilament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Copolymerisat aus Ethen und Tetrafluorethen besteht.

3. Monofilament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Copolymerisat einen Schmelzpunkt von 255°C bis 275°C aufweist.

4. Monofilamente nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Festigkeit von wenigstens 36 cN/tex, einer Dehnung von < 44 %, bezogen auf das ungedehnte Filament, und gleichzeitig einen Anschmutzungsindex < 2 nach 5 Anschmutzungs/Auswaschungszyklen.

5. Verfahren zur Herstellung eines schmutzabweisenden Monofilaments für Papiermaschinensiebe mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,7 mm aus einer Polymerschmelze, bestehend aus einer Mischung aus einem Polyester unit wenigstens 85 Gew.-% Polyethylenterephthalat mit einem Viskositätsindex (V.I.) von wenigstens 96 dl/g und einem Copolymerisat, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymerschmelze aus Polyethylenterephthalat, vor dem Extrudieren 1,5 bis 5 Gew.-% eines Copolymerisats, hergestellt aus Alkenen und Perfluoralkenen, zugemischt wird und das Monofilament eine über den ganzen Querschnitt homogene Zusammensetzung aufweist.

6. Verwendung der schmutzabweisenden Monofilamente mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,7 mm, bestehend aus einer Polymermischung aus einem Polyester mit wenigstens 85 Gew.-% Polyethylenterephthalat mit einem Viskositätsindex (V.I.) von wenigstens 96 dl/g und 1,5 bis 5 Gew.-% eines polynären Copolymerisats aus Alkenen und Perfluoralkenen und eine über den ganzen Querschnitt homogene Zusammensetzung aufweist, zur Herstellung von Siebgeweben für von Papiermaschinen.

Claims

1. Soil-repellent monofilament for paper machine wire-cloths, having a diameter from 0.2 to 0.7 mm, consisting of a polyester comprising at least 85% by weight of polyethylene terephthalate and having a viscosity index (V.I.) of at least 96 dl/g and a copolymer, characterized in that the monofilament contains from 1.5 to 5% by weight of a polynary copolymer prepared from alkenes and perfluoroalkenes and has a homogeneous composition over the entire cross-section.

2. Monofilament according to claim 1, characterized in that the copolymer consists of ethene and tetrafluoroethene.

3. Monofilament according to claim 1, characterized in that the copolymer has a melting point from 255°C to 275°C.

4. Monofilaments according to claims 1 to 3, characterized by a tenacity of at least 36 cN/tex, an elongation of < 44%, based on the unextended filament, and at the same time a soiling index < 2 after 5 soiling/washing cycles.

5. Process for producing a soil-repellent monofilament from 0.2 to 0.7 mm in diameter for paper machine wire-cloths from a polymer melt consisting of a mixture of a polyester comprising at least 85% by weight of polyethylene terephthalate and having a viscosity index (V.I.) of at least 96 dl/g and a copolymer, characterized in that the polymer melt of polyethylene terephthalate has mixed into it, prior to the extruding, from 1.5 to 5% by weight of a copolymer prepared from alkenes and perfluoroalkenes and the monofilament has a homogeneous composition over the entire cross-section.

6. Use of the soil-repellent monofilaments having a diameter from 0.2 to 0.7 mm, comprising a polyblend comprising a polyester comprising at least 85% by weight of polyethylene terephthalate and having a viscosity index (V.I.) of at least 96 dl/g and from 1.5 to 5% by weight of a polynary copolymer of alkenes and perfluoroalkenes and having a homogeneous composition over the entire cross-section, for producing wire-cloths for of paper machines.

Revendications

1. Monofilament anti-salissures pour tamis de machine de papeterie, avec un diamètre de 0,2 à 0,7 mm, composé d'un polyester formé d'au moins 85 % en masse de polyéthylène téréphtalate avec un indice de viscosité (V.I.) d'au moins 96 dl/g et d'un copolymérisat, caractérisé en ce que le monofilament comporte 1,5 à 5 % en masse d'un multiple copolymérisat fabriqué à partir d'alcènes et d'alcènes perfluorés, et montre une composition homogène sur la totalité de la coupe transversale.

2. Monofilament selon la revendication 1, caractérisé en ce que le copolymérisat est composé d'éthylène et de tétrafluoroéthylène.

3. Monofilament selon la revendication 1, caractérisé en ce que le copolymérisat possède un point de fusion compris entre 255°C et 275°C.

4. Monofilament selon les revendications 1 à 3, caractérisé par une ténacité d'au moins 36 cN/tex, un allongement inférieur à 44 %, mesuré par rapport au filament non allongé, et simultanément un indice de salissure inférieur à 2 après 5 cycles de salissure / lavage.

5. Procédé pour la fabrication d'un monofilament anti-salissures pour tamis de machine de papeterie, avec un diamètre de 0,2 à 0,7 mm, à partir d'une masse fondue de polymère composé d'un mélange de polyester formé d'au moins 85 % en masse de polyéthylène téréphtalate avec un indice de viscosité (V.I.) d'au moins 96 dl /g et d'un copolymérisat, caractérisé en ce que la masse fondue en polyéthylène téréphtalate est mélangée avant l'extrusion avec 1,5 à 5 % en masse d'un copolymérisat fabriqué à partir d'alcènes et d'alcènes perfluorés et que le monofilament montre une composition homogène sur la totalité de la coupe transversale.

6. Utilisation des monofilaments anti-salissures avec un diamètre de 0,2 à 0,7 mm, composés d'un mélange polymérique à base de polyester comprenant au moins 85 % en masse de polyéthylène téréphtalate avec un indice de viscosité (V.I.) d'au moins 96 dl/g et 1,5 à 5 % en masse d'un multiple copolymérisat d'alcènes et d'alcènes perfluorés, et avec une composition homogène sur la totalité de la coupe transversale, pour la fabrication de tissus tamis pour machine de papeterie.

Zeichnung