Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feinen Monofilamenten mit verbesserter Abriebbeständigkeit aus Polypropylen mit einem Schmelzflussindex (MFI) 230°C/2. 16kg von 2-16g/10 min, ein Monofilament aus Polypropylen mit einem Schmelzflussindex (MFI) 23o°c/2. 16kg von 2-16g/10 min mit verbesserter Abriebbeständigkeit und einem Titer von 5-20 dtex (0.027 mm-0.053 mm), sowie dessen Verwendung.

Textile Flächengebilde aus Polypropylen gewinnen in der Automobilindustrie zunehmendes Interesse vor allem wegen ihres gegenüber anderen thermoplastischen Kunststoffen relativ leichterem Gewicht und verbesserter Beständigkeit gegenüber Klimaeinflüssen und mechanischer Beanspruchung. Hierbei sind besonders feine Monofilamente gefragt, welche eine weitere Gewichtsreduktion ermöglichen. Unter feinen Monofilamenten sind solche kleiner als 30 dtex, insbesondere kleiner als 25 dtex zu verstehen.

Monofilamente aus reinem Polypropylen weisen jedoch den Nachteil einer starken Staubbildung als Folge seiner geringen Abrasionsbeständigkeit beim Webprozess auf.

Das Problem der Abrasion ist auch bei anderen Thermoplasten bekannt. So nennt die EP-A2-0 784 107 schmelzgesponnene Monofile aus Polyamid, Polyester und Polypropylen. Danach werden scheuerbeständige Monofilamente mit 70-99 Gew.-% fadenbildendem Polymer und 1-30 Gew.-% eines mit Maleinsäureanhydrid modifizierten Polyethylen/Polypropylen-Kautschuks und weiteren Zusätzen erhalten.

Allerdings sind die Beispiele auf Polyamid 6 und Polyethylenterephthalat sowie ein Copolyamid aus PA66 und PA6 als fadenbildendes Polymer beschränkt.

Spinngeschwindigkeiten sind nicht angegeben. Die relativ dicken Monofilamente sind nach den Beispielen vor allem für Papiermaschinensiebe und Rasenmäherdrähte

geeignet. Zur Herstellung von relativ feinen Polypropylenmonofilmenten sind keine Angaben gemacht.

Aus der EP-A-1059370 ist ein Verfahren zur Herstellung von Polypropylen Multifilamenten für textile Zwecke bekannt. Als Ausgangsmaterial dient ein metallocen- katalysiertes isotaktisches Polypropylen mit einem Schmelzflussindex, der weniger als 25 g pro 10 Minuten betragen soll, um die gewünschten Schrumpfeigenschaften zu erreichen. Zur Herstellung von Filamenten, welche sich auszeichnen durch einen tiefen Schrumpf, sind vorzugsweise Polypropylen-Granulate mit einem hohen MFI-Wert zu verwenden. Über die hergestellten Garne werden nur allgemeine Angaben gemacht.

Monofilamente werden nicht beschrieben.

Auch die EP-A-0028844 beschreibt ein textiles multifiles Polypropylenfilamentgarn.

Ausgangspolymer ist ein Polypropylen mit einem Schmelzflussindex zwischen etwa 20 und 60. Unter den angegebenen Spinn-und Streckbedingungen sowie bei der Weiterverarbeitung wurde das Problem des Abriebs, welches bei der Verarbeitung feiner Monofilamente auftritt, offenbar nicht festgestellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von feinen, abriebbeständigen Monofilamenten aus Polypropylen zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung von feinen Monofilamenten aus Polypropylen mit verbesserter Beständigkeit gegen den Abrieb beim Weben.

Eine noch weitere Aufgabe ist es, die Verwendung eines feinen Monofilaments mit guter Abriebbeständigkeit zu Herstellung von technischen Flächengebilden zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass dem Extruder ein Compound, bestehend aus 80 bis 99.9 Gew.-% Granulat und 20 bis 0.1 Gew.-% eines Additivs zugegeben wird, die Schmelze mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 1200 m/min versponnen, im Luftbad bei Zimmertemperatur abgekühlt, bei einer Temperatur von 110 bis 150°C zu einem Titer von 5-20 dtex (0.027 mm-0.053 mm) nachverstreckt und aufgespult wird. Hierbei ist es wesentlich, dass das Additiv im Polypropylen gut dispergiert ist und im resultierenden Monofilament kein Unterschied feststellbar ist.

Es ist erstmals gelungen, feine Polypropylenmonofilmente mit einer Spinngeschwindig- keit von 1200 m/min herzustellen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, als Additive modifizierte Polyolefine und aliphatische Diester zu verwenden.

Als besonders vorteilhaft als Additive sind modifizierte Polyolefine in einer Menge von 4.5 bis 15 Gew.-%, insbesondere 6 bis 13 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 12 Gew.-% Polypropylen/Polyethylen mit einem Schmelzpunkt > 140°C zu verwenden. Ein Schmelzpunkt von weniger als 140°C hat den Nachteil des aufwendigen Dosierens.

Bei Temperaturen unter 140°C treten Verklebungen der Granulate im Extruder auf.

Eine Verwendung von weniger als 4.5 Gew.-% und mehr als 15 Gew.-% an Polypropylen/Polyethylen wird eine unbefriedigende Abriebbeständigkeit des Monofilaments erzielt. Bei dieser Variante sind überraschend keine weiteren Zusätze erforderlich, um eine hervorragenden Abrasionsbeständigkeit zu erzielen.

In einer weiteren Variante ist es zweckmässig als Additiv 3-10 Gew.-%, insbesondere 3 bis 7 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 6 Gew.-%, eines Schlagzähmodifikators zu verwenden.

Geeignet sind als Schlagzähmodifikatoren, welche bis 100°C keine Erweichung zeigen und aus linearen Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Block-Copolymeren oder Legierungen aus linearen Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Block-Copolymer//Styrol-Ethyle n/Butylen- Biblock aufgebaut sind.

In einer weiteren Variante ist es zweckmässig als Additiv 0.1-0.2 Gew.-% eines Weichmachers zu verwenden. Als Weichmacher ist Di-iso-nonyladipat am besten geeignet.

In einer weiteren Variante ist es zweckmässig als Additiv 0.05-1.0 Gew.-%, insbesondere 0.3 bis 1.0 Gew.-% eines Gleitmittels zu verwenden. Als Gleitmittel sind besonders Metallsalze von Karbonsäuren, lineare oder verzweigte Kohlenwasserstoffe, Fluoroelastomere, Polydimethylsiloxane geeignet.

In einer weiteren Variante ist es zweckmässig als Additiv Füllstoffe zu verwenden. Als Füllstoffe haben sich 0.01-0.1 Gew.-% Aerosile und 0.1-1.0 Gew.-% Kalziumkarbonat als besonders geeignet erwiesen.

In einer weiteren Variante besteht das Additiv aus einem Compound aus einer Kombination von 2-10 Gew.-% eines Schlagzähmodifikators, 0.1-0.2 Gew.-% an

Weichmacher, an Füllstoffen 0.01-0.1 Gew.-% Aerosil oder 0.1-1.0 Gew.-% Kalziumkarbonat, 0.05-1.0 Gew.-% an Gleitmitteln und 0.1-0.5 Gew.-% an Hitzestabilisatoren. Als Hitzestabilisatoren kommen sterisch gehinderte Phenole, Phosphite und Phosphonite in Frage.

Für die erfindungsgemässen Monofilamente ist als Hauptpolymer ein Polypropylen mit einem Schmelzflussindex (MFI) 230°C/2. 16kg von 2-16g/10 min. und einem Titer von 5-20 dtex (0.027 mm-0.053 mm) vorgesehen. Ein Schmelzflussindex von weniger als 2g/10 min hat den Nachteil, dass zu hohe Temperaturen beim Schmelzspinnen erforderlich werden, was zur Zerstörung des Polymers führt. Ein Schmelzflussindex von mehr als 16g/10 min hat den Nachteil, dass die resultierende Abriebbeständigkeit unzureichend wird. Eine Abriebbeständigkeit mit einer Note < 2 ergibt ein Monofilament, welches sich problemlos in ein textiles Flächengebilde verweben lässt und eine überraschende Sauberkeit ergibt.

Das erfindungsgemässe Monofilament weist eine Festigkeit von wenigsten 47 cN/tex bei einer Höchstbruchdehnung von weniger als 45 % auf.

Das erfindungsgemässe Monofilament weist eine mechanischen Konstante (Constante Mechanique) von wenigstens 285 cN/tex auf.

Die Erfindung soll durch Beispiele näher beschrieben werden.

Beispiel 1 Polymer Als fadenbildenendes Monofilament wurde in allen Versuchen ein Polypropylen mit einem Schmelzflussindex (MFI) 230°C/2. 16kg von 12.0g/10 min verwendet. Jeweils 5 kg Polypropylen-Granulat wird unter Verwendung von Weissblechkannen und eines Taumelmischers vermischt. Die Vermischung erfolgte je nach Additiv nach drei unterschiedlichen Verfahren. Die einzelnen Verfahren werden unter den Beispielen erläutert. Die Granulat/Additiv-Mischung wird direkt dem Extruder zugegeben und aufgeschmolzen.

Spinnbedinaunqen Extruder Durchmesser 38 mm : Maximal p = 100 bar Durchsatz : 1-10 kg/h 6 beheizbare Zonen Spinnblock : Diphylbeheizt ; 1 Spinnstelle Titerpumpe : 3-27 U/min Spinndüsen : Durchmesser aussen/innen = 85/70 mm Blasschacht : 450-1100 m3/h ; I = 1.3 m Extrudertemperaturen für die Zonen 1 bis 5 : 180/230/250/250/265/275°C.

Block + Düsen : 275/275°C Durchsatz : 1.64 kg/h Blasluft : 700 m3/h Schmelztemperatur : = 280°C Spinnabzugsgeschwindigkeit : 1200 m/min Streckbedingungen Das Strecken erfolgt unter Verwendung einer Laborstreckanlage, ausgerüstet mit zwei Streckwerken, welche jeweils mit einer Galette 10 cm) und einer Separierrolle bestückt sind.

Die Monofilamente durchlaufen bei Streckprozess folgende Organe : Fadenbremse Streckwerk V1, welches mit einer zusätzlichen Förder-oder Gummiwalze ausgerüstet ist.-Ohne Streckstifte.

'Beheizbares Bügeleisen von 20 cm Länge im Abstand von 20 cm zum Streckwerk Streckwerk V2 Traveller-Ringspindel Das Strecken der Varianten erfolgt bei einem Streckverhältniss 1 : 3.6 und einer Bügeleisentemperatur (20 cm) von 130°C. Die Abzugsgeschwindigkeit des Streckwerks V2 beträgt 514 m/min.

Beispiel 2 (Versuche 2-4) Bei den modifizierten Polyolefinen, wird die Granulatmischung, bestehend aus Polypropylen und modifizierten Polyolefin, PP/PE Schmelzpunkt >140°C, eine Stunde gemischt.

Beispiel 3 (Versuche 5-7) Bei den modifizierten Polyolefinen wird die Granulatmischung, bestehend aus Polypropylen und Schlagzähmodifikator eine Stunde gemischt. Die Zugabe eines Antistatikas, wie 0.1 % Atmer 110 (Warenzeichen der Firma Uniqema) ist bei diesen Mischungen vorteilhaft.

Beispiel 4 (Versuche 8 und 9) Der Weichmacher wird dem Polypropylen-Granulat zugegeben, danach wird zwei Stunden gemischt.

Beispiel 5 (Versuche 10-12) Bei den pulverartigen Additiven wie Füllstoffe, Gleitmittel, Hitzestabilisatoren etc. wird zuerst eine halbe Stunde das Granulat mit einem Haftvermittler wie Basilon M100 (Warenzeichen der Firma Bayer AG) angerollt, anschliessend die restlichen Additive zugegeben und weitere 1,5 Stunden gemischt. Das Einarbeiten von Kalziumcarbonat in Polypropylen analog obiger Beschreibung beinhaltet diese Versuchsserie.

Beispiel 6 (Versuche 13-16) Bei diesem Beispiel wird ein Gleitmittel in unterschiedlichen Mengen dem Polymeren beigegeben.

Gleiche Aufbereitung wie Beispiel 5.

Beispiel 7 (Versuche 17-19) Bei den Additiven in Form einer Kombination von unterschiedlichen Verbindungen beinhaltet der Versuch 17 zwei unterschiedliche Gleitmittel (0.2 und 0.05 %) und Aerosil 0.05 %. Die Versuche 18+19 basieren auf drei Additiven 0.35 % Hitzestabilisator, 0.3 % Kalziumcarbonat und 0.15 % Gleitmittel 4 0.5 % Hitzestabilisator, 0.2 % Gleitmittel 4 und 0.01 % Aerosol Gleiche Aufbereitung wie Beispiel 5.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst Tabelle 1 Ver-ADDITIV ABTER-Titer Festigkeit Bruch-Mechanische Spez. suchs-NOTE [dtex] [cN/tex] dehnung Konstante Reissarbeit nummer [%] [cN/tex] [cN. cm/dtex] 1 0 4 9. 9 51. 4 32. 6 293. 47 61. 4 2 5 % 1. 8 10. 4 53. 5 31. 7 301. 22 62. 69 3 10% 1. 0 10. 4 54. 1 30. 3 297. 80 59. 57 4 15% 2. 0 10. 8 53. 3 30. 6 294. 84 59. 20 5 3% 2. 0 10. 8 47. 7 41. 1 305.80 76.52 6 4. 5% 0. 8 10. 4 48. 9 42. 9 320. 29 82. 50 7 6. 0% 0. 8 10. 4 48.4 41. 1 308.78 77.07 8 0. 10% 1. 66 10. 8 48. 8 34. 5 286. 63 62. 92 9 0. 15% 10 0. 4% 2. 5 10. 4 49. 5 29. 3 267. 94 51. 46 11 1. 2% 0. 83 11. 2 47. 2 43. 4 310. 95 81. 67 12 2. 0% 13 0. 2% 3. 66 10. 1 50. 5 31. 8 284. 78 58. 53 14 0. 5% 1.33 10. 4 51. 2 34. 9 302. 47 67.17 15 0. 8% 0. 83 10. 4 51.4 32. 1 291. 22 60.81 16 1. 0% 1. 16 10. 4 51.9 30. 3 285. 69 67.36 17 0. 2/0. 05/0. 05% 0.83 10. 4 51. 6 34. 1 301.32 65.65 18 0. 35/0.3/0.15% 0. 83 10.8 49. 3 37. 1 300.29 69.53 19 0. 50/0. 2/0.01 % 1.16 10. 8 51. 5 40. 7 328. 55 78.97

Versuche 2-4 Polypropylen MFI 12.0 g/min mit PP/PE, Smp. >140°C als Additiv ; Versuche 5-7 Polypropylen MFI 12.0 g/min mit einem Schlagzähmodifikator ; Versuche 8-9 Polypropylen MFI 12.0 g/min mit einem Weichmacher als Additiv ; Versuche 10-12 Polypropylen MFI 12.0 g/min mit einem Füllstoff als Additiv ; Versuche 13-16 Polypropylen MFI 12.0 g/min mit einem Gleitmittel als Additiv ; Versuche 17-19 Polypropylen MFI 12.0 g/min mit einem Compound als Additiv Die Ergebnisse sind zur näheren Erläuterung graphisch dargestellt.

Es zeigen : Fig. 1 das Abriebverhalten in Abhängigkeit von der Zugabe eines Additivs gemäss Beispiel 2.

Fig. 2 das Abriebverhalten in Abhängigkeit von der Zugabe eines Additivs gemäss Beispiel 3.

Fig. 3 das Abriebverhalten in Abhängigkeit von der Zugabe eines Additivs gemäss Beispiel 6.

In Fig. 1 ist der Kurvenverlauf bei Zugabe eines modifizierten Polypropylen/Polyethylen mit einem Schmelzpunkt > 140°C gemäss, Beispiel 2 gezeigt. Ohne Zugabe eines Additivs zeigt das reine Polypropylen im Abriebtest eine Note 4, was einen unbefriedigenden Abrieb im Gewebe darstellt. Es ist überraschend, dass bei einer steigenden Zugabe der Abrieb bis zu einer Zugabe von 10 Gew.-% zunächst verbessert werden kann und sich bei höheren Zugaben wieder verschlechtert.

In Fig. 2 ist der Kurvenverlauf bei Zugabe eines Schlagzähmodifikators gezeigt. Mit steigender Menge an Additiv nimmt der Abrieb zunächst ab und erreicht bei 5 Gew.-% ein Minimum. Eine weitere Erhöhung bringt keinen Vorteil mehr.

In Fig. 3 ist der Kurvenverlauf bei Zugabe unterschiedlicher Gleitmittel gezeigt. Hier bringen geringe Zugabemengen zunächst eine ausgeprägte Verbesserung des Abriebverhalten. Eine Erhöhung bringt keine weitere Verbesserung des Abriebverhaltens.

Messverfahren - Schmelzflussindex nach ASTM D1238

Abriebtest-Testmethode (ABTER) Beim Abriebtest handelt es sich um eine einfache Simulation des Webvorgangs auf einer Testvorrichtung ohne Schusseintrag. Dabei werden die Monofilamente mit konstanter Geschwindigkeit durch die wichtigsten Elemente einer Webmaschine wie Webblatt und Litzen geführt, welche auch die entsprechenden Bewegungen ausführen.

Die Fadengeschwindigkeit beträgt 9 m/h, das Webblatt führt 525 Doppelhübe pro Minute aus.

Die Beurteilung des Abriebsverhaltens mit dem ABTER-Prüfgerät wird wie folgt vorgenommen. das Abriebverhalten wird an allen Monofilen während einer Laufzeit von 16 Stunden geprüft die Webblätter werden dem Testgerät entnommen und fotografiert die visuelle Beurteilung der Ablagerungen an den Webblättern erfolgt durch drei Personen, wobei die Einstufung durch Vergeben von Noten erfolgt (0-1 = kein Abrieb, 5 = viel Abrieb) - Bestimmung des Titers nach SN 197 012 und SN 197 015 zusätzlich DIN 53 830 - Zugversuche nach DIN 53 815, DIN 53 834 und zusätzlich BISFA - Die Berechnung der mechanischen Konstante, CM, erfolgt nach der Formel : CM = tD F [cN/tex] wobei D, Dehnung in [%] und F, Festigkeit in [cN/tex] bedeuten.

Die erfindungsgemässen feinen Monofilamente sind zur abriebfreien Herstellung von Siebgeweben für Filtration und Serigraphie geeignet.