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 9311325).
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
- c) 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 Venvendung der erfindungsgemäßen Monofile zur Herstellung von technischen Textilien, wie Geweben und Filzen für die Industrie, z.B. Klassiergeweben, Siebdruckgeweben, Transportbändern, 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.
Überraschenderweise 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 parenzerhöhung beispielsweise solche auf Basis von Fettsäureamiden beigemischt werden.
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)
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 Komponenten 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.
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.
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.
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.