Die Erfindung betrifft eine Chemiefaser, die einen Thermoplast und Bariumsulfatpartikel umfasst und die verbesserte mechanische und/oder der tribologische Eigenschaften aufweist. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Chemiefaser eine erhöhte Zugfestigkeit, insbesondere zur Verringerung der Fadenbrüche bei der Weiterverarbeitung der Chemiefasern, auf.

Der Nachteil von hochglänzenden (superbright) Fasern und Filamenten sind die niedrigen Festigkeiten und die schlechten Verspinnbarkeiten infolge von Fadenbrüchen. Dies führt zu Einbußen an Garnfestigkeiten von gesponnenen Garnen, schlechten Ausbeuten bei der Texturierung sowie ungleichmässiger Anfärbbarkeit.

Es sind verschiedene Ansätze zur Erhöhung der Garnfestigkeiten bekannt. Diese reichen von der Auswahl spezifischer Monomere über die Erhöhung der Fadendicken bis hin zu Oberflächenbehandlungen der Fasern.

Ein Additiv zur Erhöhung der Festigkeit von hochglänzenden Chemiefasern ist im Stand der Technik nicht bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Festigkeit von Chemiefasern zu erhöhen. Seitens der Erfinder wurde nun ein Additiv gefunden, das beim Einsatz in Chemiefasern zur deutlichen Erhöhung der Festigkeit der Fasern gegenüber den im Stand der Technik bekannten Fasern führt.

Somit wird die Aufgabe durch die Bereitstellung einer unter Verwendung des Additivs hergestellten Chemiefasern gelöst.

Überraschenderweise wurde bei der Verwendung von Bariumsulfat-Partikeln, die sich durch eine Partikelgröße von d ₅ o = 0,01 - 3,00 μm und eine schmale Partikelgrößenverteilung auszeichnen, die Festigkeit von Chemiefasern stark verbessert. Dies ist bemerkenswerterweise auch dann der Fall, wenn die Bariumsulfat-Partikel als solche eingesetzt werden und nicht oberflächenmodifiziert sind und somit keine oder nur eine schwache Bindung zwischen Partikel und Matrix vorliegt.

Eine chemische oder physikalische Bindung zwischen Partikel und Matrix wirkt sich in der Regel jedoch günstig auf die Verbesserung der Festigkeit der Chemiefaser aus. Überraschenderweise ist die Verbesserung der Festigkeit auch dann besonders ausgeprägt, wenn das verwendete Bariumsulfat grobkornfrei ist.

Die Erfindung ist daher gerichtet auf eine Chemiefaser mit einem Gehalt von 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-% Bariumsulfat-Partikeln mit einer Breite der Partikelgrößenverteilung bei B = (d9o,3-dio,3)/d ₅ o,3 ≤ 1 ,6. Genauer gesagt umfasst die erfindungsgemäße Chemiefaser bevorzugt, neben optionalen weiteren Additiven , z.B. zur Erhöhung der UV-Beständigkeit, eine Matrix aus mindestens einer faserbildenden polymeren Struktur, ausgewählt aus Polyester, Polyamid, Polyethylen, Polypropylen Polyacrylnitril oder Regeneratcellulose (Viskose) oder Mischungen davon, und 0,001 bis 3 Gew.-% Bariumsulfatpartikeln, bezogen auf die Menge an eingesetztem Faserpolymer, mit einer mittleren Partikelgröße von d ₅ o,3 = 0,01 - 3,00 μm. Bevorzugt liegt die mittlere Partikelgröße im Bereich von dδo,3 = 0,1 - 1 ,00 μm, besonders bevorzugt bei d ₅ o,3 = 0,2 - 0,8 μm.

Erfindungsgemäß liegen die Bariumsulfatpartikel in der Chemiefaser so gleichmäßig verteilt vor, dass die Breite B der Partikelgrößenverteilung, ausgedrückt durch die Differenz von d ₉ o,3 und dio,3 bezogen auf den d ₅ o,3 bei B = (d ₉ o,3-dio,3)/d ₅ o,3 ≤ 1 ,6, bevorzugt ≤ 1 ,3, liegt. Hierbei bedeuten dio,3, d ₅ o,3 und d ₉ o,3 , dass 10 Gew.-%, 50 Gew.-% bzw. 90 Gew.-% der Partikel einen Partikeldurchmesser ≤ dio,3 , ≤ d ₅ o,3 bzw. ≤ d ₉ o,3 besitzen.

Wie in der Literatur beschrieben ("Mechanische Verfahrenstechnik", Hans Rumpf, Carl Hanser Verlag München Wien, 3.Auflage 1975, S. 14ff) gilt für die von den Erfindern genutzte Definition wie folgt: Für den Medianwert (d50,r oder x50,r) gilt die Bestimmungsgleichung

Qr(d50,r)=0,5.

Sie bezeichnet jenen x-Wert, der zu Qr = 0,5 gehört.

Gemäß der Erfindung ist die Verteilungssummenkurve Q3(x) (r=3, da auf die Masse bzw. das Volumen bezogen) gemeint, d.h.: für den Wert d10,3 gilt die Bestimmungsgleichung Q3(d10,3)=0,1 , für den Wert d50,3 gilt die Bestimmungsgleichung Q3(d50,3)=0,5, für den Wert d90,3 gilt die Bestimmungsgleichung Q3(d90,3)=0,9.

Das Polymer der Chemiefaser ist üblicherweise ein thermoplastisches Polymer wie beispielsweise Polyester, Polyamid, Polyethylen, Polyacrylnitril oder Polypropylen oder Mischungen. Darüberhinaus können aber auch Strukturen aus regenerierter Cellulose (Viskose), textile Strukturen oder technische Fasern oder Gewebe verwendet werden.

Erfindungsgemäß können auch Bariumsulfatpartikel ohne Oberflächenmodifizierung eingesetzt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Bariumsulfatpartikel mit einer anorganischen und/oder eine organischen Oberflächenbeschichtung zu versehen.

Eine solche anorganische Oberflächenbeschichtung des Bariumsulfates umfasst üblicherweise Verbindungen, die mindestens zwei der folgenden Elemente enthalten: Aluminium, Antimon, Barium, Calcium, Cer, Chlor, Cobalt, Eisen, Phosphor, Kohlenstoff, Mangan, Sauerstoff, Schwefel, Silizium, Stickstoff,

Strontium, Vanadium, Zink, Zinn, Zirkon, sowie Wasserstoff in Hydroxyl- oder sauren Resten.

Erfindungsgemäß sind dabei besonders folgende Verbindungen als organische Oberflächenmodifikatoren zur Oberflächenbeschichtung geeignet:

Alkalimetallsalze oder Ammoniumsalze organischer Säuren (z.B. Salze der Poly(meth)acrylsäure, Essigsäure, Zitronensäure), insbesondere Alkali-, Erdalkali- und Zinksalze der Essigsäure und/oder Zitronensäure, Alkalimetallsalze oder Erdalkalimetallsalze von Acrylat- oder Methacrylatcopolymeren, Alkalisalze- von Acrylat oder Methacrylatcopolymeren (mit einem bevorzugten Molekulargewicht bis zu 16000), Polyphosphate (anorganische oder organische Polyphosphate), z.B. Kaliumtetrapolyphosphat, allgemein Poly(meth)acrylatphosphate), Poly(meth)acrylate, Polyether, anionisch modifizierte Polyether,

Fettal koholpolyglycolether, Polyalkohole, z.B. Trimethylolpropan, modifizierte Polyurethane, anionenaktive aliphatische Ester, Carbonsäuren, Seifen, Metallseifen, Pentaehthrit, Neopentylglycol, Polyglycol (z.B. Polyethylenglycol), Polyethylenglycolether, organische Ester, Silane, Zirkonate, Titanate, Siloxane, Siliconöle, organische Sulfone mit der Formel RSO2R, organische Ketone (R- (C=O)-R), organische Nitrile (RCN), organische Sulfoxide (R2-SO2), organische Amide, organische Amine (z.B. Thethanolamin), Fettsäureester, Fettsäureamide, Alkylsulfonsäuresalz, Nathumpolyvinylsulfonat, Nathum-N-alkyl-benzolsulfonat, Natriumpolystyrolsulfonat, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Nathumlaurylsulfat, Natriumcetylsulfat, Hydroxylaminsulfat, Thethanolammoniumlaurylsulfat,

Phosphorsäuremonoethylmono-benzylester, Lithiumperfluoroctansulfonat, 12- Brom-1 -dodecansulfonsäure, Natium-10-hydroxy-1 -decansulfonat, Natrium- Carrageenan, Nathum-10-Mercapto-1 -Cetansulfonat, Nathum-16-Ceten-1 -sulfat, Oleylcetylalkoholsulfat, Ölsäuresulfat, 9,10-Dihydroxysteahnsäure, Isostearinsäure, Stearinsäure, Ölsäure.

Erfindungsgemäß haben die oberflächenmodifizierten Bariumsulfatpartikel bevorzugt eine oder mehrere funktionelle Gruppen, beispielsweise eine oder mehrere Hydroxy-, Amino-, Carboxyl-, Epoxy-, Vinyl-, Methacrylat- und/oder Isocyanat-Gruppen.

Die Oberflächen modifikatoren können chemisch und/oder physikalisch an die Partikeloberfläche gebunden sein. Die chemische Bindung kann kovalent oder ionisch sein. Als physikalische Bindung sind Dipol-Dipol- oder Van-der-Waals- Bindungen möglich. Bevorzugt ist die Anbindung der Oberflächenmodifikatoren über kovalente Bindungen oder über physikalische Dipol-Dipol-Bindungen. Erfindungsgemäß besitzen die oberflächenmodifizierten Bariumsulfatpartikel die Fähigkeit, über die Oberflächenmodifikatoren teilweise oder ganz eine chemische und/oder physikalische Bindung zur polymeren Matrix einzugehen. Als chemische Bindungsarten sind kovalente und ionische Bindungen geeignet. Als physikalische Bindungsarten sind Dipol-Dipol- und Van-der-Waals-Bindungen geeignet, wobei die physikalische Bindung zwischen den Bariumsulfatpartikeln und der polymeren Matrix eine Dipol-Dipol-Bindung (Keeson), eine induzierte Dipol-Dipol-Bindung (Debye) oder eine dispersive Bindung (Van-der-Waals) sein kann. Es können aber auch eine physikalische und eine chemische Bindung zwischen den Bariumsulfatpartikeln und der polymeren Matrix nebeneinander vorliegen.

Bei der erfindungsgemäßen Chemiefaser kann es sich um Stapel-Fasern, Mono- oder Multi-Filamente wie auch textile oder technische Gewebe oder Vliese handeln.

Für die Systeme, bei denen die Verspinnung und Fadenbildung aus der Schmelze möglich ist, kann zur Herstellung der erfindungsgemäßen Chemiefaser zunächst ein Masterbatch hergestellt werden, der vorzugsweise 5 - 80 Gew.-% Bariumsulfat enthält. Dieses Masterbatch kann dann entweder dem in geschmolzener Form oder ebenfalls in Granulatform vorliegenden Rohpolymer zugeführt, homogen vermischt und anschließend versponnen werden.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Chemiefaser kann auch ein Verfahren gewählt werden, bei dem das Bariumsulfat zunächst in organischen Substanzen, insbesondere in Polyolen, Polyglycolen, Polyethern, Dicarbonsäuren und deren Derivaten, AH-SaIz, Caprolactam, Paraffinen, Phosphorsäureestern, Hydroxycarbonsäureestern, Cellulose, Styrol, Methylmethacrylat, und organische Diamiden als auch in Wasser bzw. wässriger Caprolactam-Lösung eingearbeitet und dispergiert wird. Diese mit Bariumsulfat versetzten organischen oder wässrigen Substanzen können dann als Ausgangsmaterial für die Chemiefaser Herstellung genutzt werden. Zur Dispergierung des Bariumsulfats im Masterbatch bzw. in organischen Substanzen können übliche Dispergierverfahren, insbesondere unter Verwendung von Schmelzeextrudern, Dissolvern, Dreiwalzen, Kugelmühlen, Perlmühlen, Tauchmühlen, Rotor-Stator-Systemen, Ultraschall oder Knetern verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Tauchmühlen oder Perlmühlen mit Perlendurchmessern von d < 1 ,5 mm, besonders bevorzugt von d < 1 ,2 mm.

Die erfindungsgemäße Chemiefaser hat überraschenderweise besonders vorteilhafte erhöhte Festigkeiten. Im Vergleich zur ungefüllten Polymerfaser hat die erfindungsgemäße Chemiefaser zudem deutlich verbesserte Spinn-, Streck- und Textuher- Eigenschaften sowie geringeren Schrumpf und eine gleichmäßigere Anfärbbarkeit.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele weiter unten erläutert. Grundsätzlich kann Bariumsulfat durch Reaktion eines Bariumsalzes wie die des Sulfides, Chlorides oder Nitrates mit Schwefelsäure oder einem Salz hiervon wie Natriumsulfat in einer wässrigen Lösung hergestellt werden. Diese Reaktion liefert im allgemeinen Bariumsulfat, das üblicherweise eine primäre Partikelgröße in Bereich von 0,01 bis 20 μm besitzt. Das auf diese Weise hergestellte Bariumsulfat wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen, getrocknet und für verschiedene

Anwendungszwecke desagglomeriert. Für die folgenden Beispiele wird das Bariumsulfat in Form eines Filterkuchens oder eine Suspension, d.h. vor der Trocknung und Desagglomeration, eingesetzt.

Beispiel 1

Als Ausgangsmaterialen dienten:

• BaSO ₄ . Filterkuchen mit 70 % Feststoffgehalt und einem d ₅ o _,3 der

Volumenverteilung von d ₅ o,3 = 1 ,0 μm (gemessen mittels Scheibenzentrifuge „CPS Disc Centrifuge, Model DC2400" der Fa. CPS, USA) • VE-Wasser mit einer Leitfähigkeit von ca. 3 μS/cm

• Schwefelsäure 5%ig

In einem 5 L Becherglas wurde 1683 g BaSO ₄ - Paste (~ 1200 g BaSO ₄ ) eingewogen und die entsprechenden Menge VE-H ₂ O zugegeben, um einen Feststoffgehalt von 30% einzustellen. Der pH-Wert der Suspension betrug 11 ,2. Der Ansatz wurde dispergiert, und die so erhaltene Suspension wurde unter Rühren auf 80 ⁰ C erwärmt. Durch langsame Zugabe von 5 %-iger Schwefelsäure über einen Zeitraum von 30 Minuten wird die Suspension auf einen pH-Wert von pH 5 gebracht. Die Suspension wurde dabei mit einem Turbinenrührer gerührt. Anschließend wurde die Suspension für eine weitere Stunde bei einer Temperatur von 65°C gerührt (Reifezeit). Danach wurde die Suspension über eine Nutsche abgesaugt. Der Filterkuchen wurde bei 200 ⁰ C im Trockenschrank zweieinhalb Stunden getrocknet. Der Feststoff wurde zerkleinert und weiter mechanisch auf die Zielpartikelgröße mikronisiert.

Beispiel 2

Als Ausgangsmaterialen dienten: • BaSO ₄ . Filterkuchen mit 50 % Feststoffgehalt und einem d ₅ o,3 der

Volumenverteilung von d ₅ o,3 = 0,4 μm (gemessen mittels Scheibenzentrifuge „CPS Disc Centrifuge, Model DC2400" der Fa. CPS, USA)

• VE-Wasser mit einer Leitfähigkeit von ca. 3 μS/cm

• Schwefelsäure 5%ig • Na ₂ SiO ₃ -Lösung mit 384 g SiO ₂ /l

• AI ₂ (SO ₄ ) ₃ -Lösung mit 75 g AI ₂ O ₃ /!

• NaAIO ₂ -Lösung mit 262 g AI ₂ O ₃ /!

• 1 ,1 ,1 -Thmethylolpropan (TMP)

2404 g BaSO ₄ Paste {A 1202 g BaSO ₄ ) wurden in ein 5 L - Becherglas eingewogen und der Feststoffgehalt durch Zugabe von VE-H ₂ O auf 26 % eingestellt. Die Suspension wurde auf 70° C erwärmt und dann auf pH 7 eingestellt. Der Suspension wurden 25 g einer 20 %igen Phosphorsäure (H ₃ PO ₄ ) langsam zugegeben, was einem Anteil von 0,3 % P ₂ O ₅ bezogen auf BaSO ₄ entspricht. Danach wurde langsam 15,7 ml_ Na ₂ SiO ₃ -Lösung zugegeben, was einem Anteil von 0,5 % SiO ₂ bezogen auf BaSO ₄ entspricht. Dabei wurde der pH- Wert so eingestellt, dass der pH-Wert 7,5 nicht überschreitet. Es wurde weitere 15 min bei 70 ⁰ C gerührt. Anschließend wurde langsam 26,2 ml_ NaAIO ₂ -Lösung zugegeben, was einem Anteil von 0,57 % AI ₂ O ₃ bezogen auf BaSO ₄ entspricht. Der pH-Wert wurde so geregelt, dass er pH 7,5 nicht überschreitet. Anschließend wurde die Suspension für zwei weitere Stunde bei einer Temperatur von 70 ⁰ C gerührt (Reifezeit). Danach wurde die Suspension über eine Nutsche abgesaugt und auf einen Leitfähigkeit von < 500 μS/cm gewaschen. Der Filterkuchen wird mit VE-Wasser auf einen Feststoffgehalt von 30 Gew.-% angeschlämmt und sprühgetrocknet. Das sprühgetrocknete Pulver wird mit 0,3 % TMP vermischt und weiter mechanisch auf die Zielpartikelgröße mikronisiert.

Beispiel 3

Als Ausgangsmaterialen dienten:

• BaSO ₄ . Filterkuchen mit 50 % Feststoffgehalt und einem d ₅ o,3 der

Volumenverteilung von d ₅ o,3 = 1 ,0 μm (gemessen mittels Scheibenzentrifuge „CPS Disc Centrifuge, Model DC2400" der Fa. CPS, USA)

• VE-Wasser mit einer Leitfähigkeit von ca. 3 μS/cm

• Schwefelsäure 5%ig

• Na ₂ SiO ₃ -Lösung mit 384 g SiO ₂ /!

• AI ₂ (SO ₄ ) ₃ -Lösung mit 75 g AI ₂ O ₃ /! • NaAIO ₂ -Lösung mit 262 g AI ₂ O ₃ /!

In einem 5 L Becherglas wurde 1683 g BaSO ₄ - Paste (~ 1200 g BaSO ₄ ) eingewogen und die entsprechenden Menge VE-H ₂ O zugegeben, um einen Feststoffgehalt von 26% einzustellen. Der pH-Wert der Suspension betrug 11 ,4. Der Ansatz wurde dispergiert, und die so erhaltene Suspension wurde unter Rühren auf 8O ⁰ C erwärmt. Nach der Zugabe von 15,65 mL Na ₂ SiO ₃ -Lösung (entspricht 0,5 % SiO ₂ bezogen auf BaSO ₄ ) wird durch langsame Zugabe von 5 böiger Schwefelsäure über einen Zeitraum von 30 Minuten die Suspension auf einen pH-Wert von pH 5 gebracht. Die Suspension wurde dabei mit einem Turbinenrührer gerührt. Anschließend wurde die Suspension für eine weitere Stunde bei einer Temperatur von 65°C gerührt (Reifezeit). Danach wurde die Suspension über eine Nutsche abgesaugt. Der Filterkuchen wurde bei 200 ⁰ C im Trockenschrank zweieinhalb Stunden getrocknet. Der Feststoff wurde zerkleinert und weiter mechanisch auf die Zielpartikelgröße mikronisiert.

Beispiel 4 Als Ausgangsmaterialen dienten:

• BaSO ₄ . Suspension mit 20 % Feststoffgehalt, einem pH-Wert von pH = 6,5 und einem d ₅ o,3 der Volumenverteilung von d ₅ o,3 = 0,4 μm (gemessen mittels Scheibenzentrifuge „CPS Disc Centrifuge, Model DC2400" der Fa. CPS, USA)

• VE-Wasser mit einer Leitfähigkeit von ca. 3 μS/cm • Schwefelsäure 5%ig

• Bariumhydroxidlösung mit 0,1 mol/l

• Rizinusölsulfat-Na-Salz

In einem Becherglas werden 5 I BaSO ₄ . Suspension vorgelegt, die durch Zugabe von 0,1 molarer Bariumhydroxidlösung auf einen pH-Wert von pH = 1 1 ,0 gebracht wird. Unter starkem Rühren wird zur BaSO ₄ . Suspension 50 g Rizinusölsulfat-Na- Salz zugegeben. Die Suspension wird anschließend für weitere 30 min gerührt. Dann wird mit 5 %-iger Schwefelsäure der pH-Wert auf 6,0 langsam eingestellt und weitere 15 min gerührt. Das anfallende Produkt wird und anschließend bei 105 ⁰ C getrocknet und weiter mechanisch auf die Zielpartikelgröße mikronisiert.

Verqleichsbeispiel 1

Als Ausgangsmaterialen dienten:

• BaSO ₄ . Filterkuchen mit 70 % Feststoffgehalt und einem d ₅ o,3 der Volumenverteilung von d ₅ o,3 = 1 ,0 μm (gemessen mittels Scheibenzentrifuge

„CPS Disc Centrifuge, Model DC2400" der Fa. CPS, USA) und breiter Teilchengrößenverteilung

• VE-Wasser mit einer Leitfähigkeit von ca. 3 μS/cm

• Schwefelsäure 5%ig

In einem 5 L Becherglas wurde 1683 g BaSO ₄ - Paste (~ 1200 g BaSO ₄ ) eingewogen und die entsprechenden Menge VE-H ₂ O zugegeben, um einen Feststoffgehalt von 30% einzustellen. Der pH-Wert der Suspension betrug 11 ,4. Der Ansatz wurde dispergiert, und die so erhaltene Suspension wurde unter Rühren auf 80 ⁰ C erwärmt. Durch langsame Zugabe von 5 %-iger Schwefelsäure über einen Zeitraum von 30 Minuten wird die Suspension auf einen pH-Wert von pH 5 gebracht. Die Suspension wurde dabei mit einem Turbinenrührer gerührt.

Anschließend wurde die Suspension für eine weitere Stunde bei einer Temperatur von 65°C gerührt (Reifezeit). Danach wurde die Suspension über eine Nutsche abgesaugt. Der Filterkuchen wurde bei 200 ⁰ C im Trockenschrank zweieinhalb Stunden getrocknet. Der Feststoff wurde zerkleinert und klassisch .

Verqleichsbeispiel 2

Als Ausgangsmaterialen dienten:

• BaSO ₄ . Filterkuchen mit 50 % Feststoffgehalt und einem d ₅ o,3 der

Volumenverteilung von d ₅ o,3 = 0,4 μm (gemessen mittels Scheibenzentrifuge „CPS Disc Centrifuge, Model DC2400" der Fa. CPS, USA) und einer breiten

Teilchengrößenverteilung

• VE-Wasser mit einer Leitfähigkeit von ca. 3 μS/cm

• Schwefelsäure 5%ig

• Na ₂ SiO ₃ -Lösung mit 384 g SiO ₂ /! • AI ₂ (SO ₄ ) ₃ -Lösung mit 75 g AI ₂ O ₃ /!

• NaAIO ₂ -Lösung mit 262 g AI ₂ O ₃ /!

2408 g BaSO ₄ Paste {A 1204 g BaSO ₄ ) wurden in ein 5 L - Becherglas eingewogen und der Feststoffgehalt durch Zugabe von VE-H ₂ O auf 26 % eingestellt. Die Suspension wurde auf 70° C erwärmt und dann auf pH 7 eingestellt. Der Suspension wurden 25 g einer 20 %igen Phosphorsäure (H ₃ PO ₄ ) langsam zugegeben, was einem Anteil von 0,3 % P ₂ O ₅ bezogen auf BaSO ₄ entspricht. Danach wurde langsam 15,7 ml_ Na ₂ SiO ₃ -Lösung zugegeben, was einem Anteil von 0,5 % SiO ₂ bezogen auf BaSO ₄ entspricht. Dabei wurde der pH- Wert so eingestellt, dass der pH-Wert 7,5 nicht überschreitet. Es wurde weitere 15 min bei 70 ⁰ C gerührt. Anschließend wurde langsam 26,2 ml_ NaAIO ₂ -Lösung zugegeben, was einem Anteil von 0,57 % AI ₂ O ₃ bezogen auf BaSO ₄ entspricht. Der pH-Wert wurde so geregelt, dass er pH 7,5 nicht überschreitet. Anschließend wurde die Suspension für zwei weitere Stunde bei einer Temperatur von 70 ⁰ C gerührt (Reifezeit). Danach wurde die Suspension über eine Nutsche abgesaugt und auf einen Leitfähigkeit von < 500 μS/cm gewaschen. Der Filterkuchen wird mit VE-Wasser auf einen Feststoffgehalt von 30 Gew.-% angeschlämmt und sprühgetrocknet.

Verwendung der in den Beispielen 1 - 4 und Verqleichsbeispielen 1 -2 hergestellten Bariumsulfat-Partikel als Additiv in Chemiefasern

Unter Verwendung von den Bariumsulfat-Proben der Beispiele 1 -4 und der Vergleichsbeispiele 1 -2 wurden PET-Chemiefasern wie folgt hergestellt:

800 g des jeweiligen Bariumsulfats wurden in 800 g Monoethylenglykol (MEG) durch Mahlen in einer Rührwerkskugelmühle intensiv dispergiert. Die erhaltenen Suspensionen wurden mit weiterem MEG auf einen Feststoffgehalt von 20 Gew.- % verdünnt. Die Partikelgrößenverteilungen der unterschiedlichen Bariumsulfat- Proben nach der Dispergierung in MEG-Suspensionen wurde mit einer Scheibenzentrifuge („CPS Disc Centrifuge, Model DC2400" der Fa. CPS, USA) vermessen. Die Ergebnisse sind in der Tab.1 aufgeführt.

Tab.1 : Kennzahlen der Volumenverteilung der beispielhaften Bariumsulfat-Proben nach der Dispergierung in MEG

Die Herstellung der Polyester-Granulate mit niedrigen Füllgrad an Bariumsulfat wurde wie nachstehend beschrieben in bekannter Weise durchgeführt. In einem Batch-Reaktor wurden je 10,16 kg Polyester-Vorkondensat (BHET der Fa. Aldrich) und je 1 I MEG vorgelegt und aufgeschmolzen. Nach ca. 1 Stunde wurde in den Behälter eine Paste aus je 25 kg Terephthalsäure und je 10 I MEG eingespeist. Die Veresterung erfolgte in bekannter Weise über einen Zeitraum von ungefähr 160 Minuten, wobei die Temperatur des Reaktionsgemisches ca. 280 ⁰ C erreichte. Der Endpunkt der Veresterungsreaktion wurde durch das Ende der Wasserabspaltung definiert. Dann erfolgte die Zugabe von je 0,77 kg der 20 böigen Bahumsulfat-MEG-Suspension zum Reaktionsgemisch. Das System wurde zur vollständigen Durchmischung noch 20 Minuten bei 250 bis 270 ⁰ C unter Rühren gehalten, mit 1084,7 ml einer 1 ,29 %-igen Sb ₂ θ ₃ -MEG-Suspension als Polykondensations-katalysator versetzt, weitere 10 Minuten gerührt und dann in den Polykondensationsreaktor überführt.

Die anschließende Durchführung der Polykondensation erfolgte in bekannter Weise unter Druckverminderung bis 2 mbar Enddruck, einer Temperatur des Reaktionsgemischs von 285 bsi 290 ⁰ C über eine Zeit von 111 Minuten. Als Kriterium für das Ende der Reaktion wurde die Zunahme des Drehmoments am Rührer, bis auf den Wert, der einer zur Verspinnung geeigneten intrinsischen Viskosität von ca. 0.62 dL/g entsprach, verfolgt. Danach erfolgte das Auspressen der Schmelze aus dem Reaktor mit Stickstoffüberdruck, Kühlung und

Granulierung des Polymerstranges. Die erhalten Granulate enthielten 0,2 % des Bariumsulfats (bestimmt durch Ermittlung des Veraschungs-rückstandes) und waren für die Verspinnung zu Filamenten geeignet.

Es wurden Filamente (FDY 75D/36f) unter Einsatz der oben genannten Granulate und aus reinen PET-Chips wie folgt hergestellt. Das Aufschmelzen erfolgte in einem Einschneckenextruder, der eine Laborspinnanlage mit zwei Spinnpositionen bedient. Unterhalb der Spinndüse und nach Abkühlung erfolgte der Auftrag eines handelsüblichen Spinnfinishes. Anschließend wurde das Multifilament zwischen Streckwalzen mit variabel einstellbarer Temperatur und variabel einstellbarem Streckverhältnis verstreckt. Die Aufwicklung auf der Spule erfolgte über einen Wickler mit variabel einstellbarer Umdrehung. Die Partikelgrößenverteilungen in den PET-Chemiefasern wurden bestimmt, indem jeweils mindestens 12 rasterelektronen-mikroskopische Aufnahmen an den zuvor gewaschenen, geätzten und mit Kohlenstoff bedampften Fasern aufgenommen wurden. Aus den resultierenden Bilder wurden dann mittels einer gängigen Bildanalyse Software („Image Pro Plus" der Fa. Media Cybernetics) die Partikelgrößenverteilungen ermittelt. Zur Bewertung der Partikelgrößenverteilung wird der d ₅ o,3 (d50 der Volumenverteilung, der dio,3 (d10 der Volumenverteilung), der dgo,3 (d90 der Volumenverteilung) und die Breite der Verteilung (B = (dgo,3- dio,3)/d5o,3) herangezogen. Die Messergebnisse (siehe Tab.2) zeigen, dass die Partikelgrößenverteilungen im Fall der erfinderischen Beispiele 1-4 deutlich schmaler sind als beim Stand der Technik (Vergleichsbeispiele 1 -2). Die Breite B = (d9o,3-dio,3)/d ₅ o,3 liegt bei den erfinderischen Beispielen bei B ≤ 1 ,6.

Tab.2: Partikel rößenverteilun der Bariumsulfat artikel in den PET-Chemiefasern

Die in der Tab.3 aufgeführten Fasereigenschaften der beispielhaften PET-Fasern wurden analog standardisierten Analysenvorschriften für Filamente, technische Filamenten und Stapelfasern ermittelt. Der CV-Wert bezeichnet die Standardabweichung des Messwertes bezogen auf den Mittelwert des Messwerts und wird in Prozent angegeben. Bei den erfindungsgemäßen Beispielen 1-4 wird eine deutliche Erhöhung der Festigkeit bei verringerten CV-Werten (Standardabweichungen) im Vergleich zum Stand der Technik (Faser ohne Additiv, Faser mit 0,2 % BaSO4 aus Vergleichsbeispiel 1 bzw. 2) erreicht. Auch die Anzahl der Fadenbrüche ist im Falle der erfindungsgemäßen Chemiefasern im Vergleich zum Stand der Technik deutlich reduziert. Tab.3: Eigenschaften der Chemiefasern

Wie anhand der Versuche ersichtlich ist, zeigen die erfindungsgemäßen Additive mit der definierten Teilchengröße und deren Verteilung neben der Erhöhung der Festigkeit einen zusätzlichen positiven Effekt durch eine Reduzierung der Fadenbrüche bei den erfindungsgemäß hergestellten Chemiefasern.