DE60224583T2

DE60224583T2 - Modifizierte polyolefinfaser

Info

Publication number: DE60224583T2
Application number: DE60224583T
Authority: DE
Inventors: Axel Demain
Original assignee: Total Petrochemicals Research Feluy SA
Current assignee: Total Petrochemicals Research Feluy SA
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2022-11-22
Also published as: DE60224583D1; CN1604972A; EP1319738A1; EP1468130B1; KR20040066906A; ES2298412T3; US20050124744A1; DK1468130T3; WO2003052180A1; JP2005513280A; CN100379905C; AU2002358531A1; ATE383461T1; JP4149929B2; EP1468130A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft modifizierte Polyolefinfasern.
In der Technik ist bekannt, dass die Eigenschaften eines Polymers durch Einbringen partikelförmigen Materials in die Polymerharzmatrix modifiziert werden können, um ein Kompositmaterial zu produzieren. Das partikelförmige Material wird abhängig von den gewünschten Eigenschaften des Kompositmaterials ausgewählt. Partikelförmige Materialien werden typisch in Polymerharze eingebracht, um die mechanischen Eigenschaften des Harzes zu steigern, beispielsweise die Steifigkeit oder Verschleißfestigkeit, die thermischen Eigenschaften und/oder die elektrischen Eigenschaften.
Beispielsweise offenbart JP-A-60-023432 eine Kompositharzzusammensetzung, zusammengesetzt aus Polypropylen, mit einer Organosilanverbindung behandeltem Glimmer, modifiziertem Polyolefin und mit einer Organosilanverbindung behandelter Glasfaser. Es wird angegeben, dass die Zusammensetzung eine hohe Steifigkeit und ausgezeichnetes Fließvermögen, Schrumpfanisotropie und Beibehaltung von Walkbeständigkeit an einem Schweißteil aufweist.
JP-A-02-173048 offenbart eine Polyolefinharzzusammensetzung, die einen anorganischen Füllstoff, wie etwa ausgefälltes Kalziumkarbonat, integriert, um die Schlagzähigkeit zu verbessern, ohne die Steifigkeit der Zusammensetzung zu beeinträchtigen.
JP-A-60-020947 offenbart eine Harzzusammensetzung zur Verwendung in der Produktion von Verpackungsschachteln, die aus Polypropylen, Polyethylen hoher Dichte, einem anorganischen Füllstoff, wie etwa Kalziumkarbonat, und einem modifizierten Polyolefin besteht. Es wird angegeben, dass die resultierende Zusammensetzung verbesserte Eigenschaften aufweist, wie etwa ein ausgezeichnetes Scharnier an einem Falz, Prägemerkmale, Bedruckbarkeit, Haftung und Wasserfestigkeit.
JP-A-58-040602 offenbart eine Harzzusammensetzung für ein akustisches Material, das aus Polypropylen, einem anorganischen Füllstoff, wie etwa Kalziumkarbonat oder Talk, Polyethylen und einem modifizierten Polyolefin zusammengesetzt ist. Die Zusammensetzung weist hohe Schlagzähigkeit, Fließfähigkeit und gute akustische Eigenschaften auf.
Wenn partikelförmige Füllstoffe in Polyethylen oder Polypropylen, das unter Verwendung eines Ziegler-Natta-Katalysators (hierin nachstehend Ziegler-Natta-Polypropylen (znPP)) oder eines Metallocenkatalysators (hierin nachstehend Metallocenpolypropylen (mPP)) produziert worden ist, eingearbeitet werden, beispielsweise durch Mischungsherstellung des Polyethylens oder Polypropylens und der dazu zugesetzten Partikel in einem Extruder oder in einem Brandburry-Malaxor, besteht die Tendenz des Vorliegens eines unerwünschten drastischen Anstiegs der Steifigkeit und Sprödigkeit, der mit dem Anstieg der Konzentration des partikelförmigen Materials einhergeht.
Für die Fertigung von Polymeren zur Verwendung beim Spinnen von Fasern kann der Zusatz solchen partikelförmigen Materials zu dem Polymer in einer drastischen Abnahme der Verspinnbarkeit der Fasern führen, was zu Faserbruch beim Spinnen führt. Das tendiert dazu, eine Verringerung der zugelassenen Faserspinngeschwindigkeit zu verursachen, oder erfordert einen Anstieg im Durchmesser der zu spinnenden Fasern.
Zur Verbesserung der elektrischen und/oder thermischen Leitfähigkeit der gesponnenen Fasern ist es bekannt, elektrisch leitende Partikel, wie etwa Carbon Black, in die Harzmatrix einzuarbeiten. Andere Partikel, wie beispielsweise Kohlenstofffasern, Metallpartikel oder mit elektrisch leitendem Material beschichtete Partikel können ebenfalls in die Harzmatrix eingearbeitet werden. Das kann jedoch zu sehr schlechten Spinnmerkmalen führen. Die Oberfläche gesponnener Fasern oder Vliesfasern kann auch einer Metallisiertechnik unterzogen werden, wie etwa der für Polymerfolien angewendeten, um die elektrische und thermische Leitfähigkeit der Fasern zu verbessern. Alternativ kann die Oberfläche der Fasern durch Reibung oder elektrostatisch auf künstliche Weise elektrisch geladen werden, um zu gestatten, dass die Fasern durch eine elektrische Anziehung leitende Partikel anziehen. Das tendiert jedoch nicht dazu, zu kontinuierlichen Lagen elektrisch leitender Partikel an der Oberfläche der Fasern zu führen.
Fasern haben auch ein als „Färbbarkeit" bezeichnetes Merkmal. Die Fasern werden entweder als Massengut oder an ihrer Oberfläche gefärbt. Zum Färben als Massengut werden flüssige Farben oder Verbindungen, die Pigmente enthalten, zusammen mit dem Polymer beim Spinnen der Fasern extrudiert. Zum Oberflächenfärben werden Fasern, entweder in Form kontinuierlicher Fasern, Vliese oder Teppiche oder in jeder anderen Form, entweder durch Kontakt mit einer Farbe oder durch Imprägnieren in einem Farbstoff bedruckt. Die Kompatibilität mit den Farben kann durch Oberflächenbehandlung der Fasern weiter verbessert werden, wie etwa durch eine Koronaentladungsbehandlung.
Es ist weiter bekannt, Fasern zu produzieren, wobei ein Konzentrationsgradient von Füllstoffen vorliegt, wie etwa Additiven, die sich von der Oberfläche der Faser zum Kern der Faser erstrecken. Die Additive oder Füllstoffe an der Oberfläche der Fasern können beispielsweise durch thermische Effekte abgebaut werden, was insbesondere für Antioxidansadditive gilt.
Polymere, die verschiedene Typen von Additiven oder Füllstoffen enthalten, können eingesetzt werden, um konzentrische oder jeden anderen Typ von Zweikomponentenfasern zu produzieren.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Bereitstellung von Polyolefinmaterial in Form von Fasern, die partikelförmige Materialien oder chemische Additive integrieren, wobei die Fasern verbesserte Eigenschaften aufweisen.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung modifizierte Polyolefinfasern bereit, die aus einem Polyolefinmaterial hergestellt sind, das syndiotaktisches Polypropylen enthält, das mindestens ein partikelförmiges Material oder chemisches Additiv integriert.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Polyolefinmaterial bereit, das einen Kernteil umfasst, der zusammengesetzt ist aus mindestens einem von unter Verwendung eines Ziegler-Natta-Katalysators produziertem Polypropylen (znPP), unter Verwendung eines Metallocenkatalysators produziertem isotaktischem Homopolymer oder statistischem Copolymer von Propylen (mPP) oder Polyethelyen (PE), bevorzugt linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), und einer Außenschicht, zusammengesetzt aus dem Kernteilmaterial, das zusätzlich mit einem syndiotaktischen Polypropylen gemischt ist, wobei das syndiotaktische Polypropylen (sPP) mindestens ein partikelförmiges Material oder chemisches Additiv umfasst.
Die vorliegende Erfindung wird zur Herstellung modifizierter Polyolefinfasern verwendet.
Das sPP ist bevorzugt ein Homopolymer oder ein statistisches Copolymer mit einem RRRR von mindestens 70%. Das sPP kann alternativ ein Blockcopolymer mit einem höheren Comonomergehalt oder ein Terpolymer sein. Bevorzugt hat das sPP eine Schmelztemperatur von bis zu 160°C, und typischerweise hat es zwei ausgeprägte Schmelzspitzenwerte, deren Positionen von dem Prozentstz racemischer Pentaden in dem sPP abhängig sind. Das sPP hat typisch einen Schmelzindex MI2 von 0,1 bis 1000 g/10 min, typischer von 1 bis 60 g/10 min. Der MI2 wird zufolge dem Verfahren des Normtests ASTM D 1238 bei einer Temperatur von 230°C und unter einer Last von 2,16 kg gemessen. Das sPP kann eine monomodale oder multimodale Molmassenverteilung haben und ist höchstbevorzugt ein bimodales Polymer, um die Verarbeitbarkeit des sPP zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Entdeckung, dass, wenn Fasern aus einem Gemisch von Polyolefin hergestellt werden, wie etwa mindestens einem von unter Verwendung eines Ziegler-Natta-Katalysators produziertem Polypropylen, unter Verwendung eines Metallocenkatalysators produziertem isotaktischem Homopolymer oder statistischem Copolymer von Propylen und/oder Polyethelyen (PE), bevorzugt linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), in Kombination mit syndiotaktischem Polypropylen, wenn das syndiotaktische Polypropylen in niedrigen oder mäßigen Konzentrationen einiger Gewichtsprozente vorhanden ist, das syndiotaktische Polypropylen vorzugsweise zur Oberfläche der Fasern abgestoßen wird. Es wird beobachtet, dass 50 bis 90 Gew.% des in dem Gemisch vorhandenen syndiotaktischen Polypropylens an die Oberfläche des Gemischs abgestoßen wird. Folglich wird, wenn das syndiotaktische Material partikelförmiges Material oder chemisches Additiv enthält, eine Haut aus modifiziertem syndiotaktischem Polypropylen an der Oberfläche der Fasern gebildet, deren Kern kaum modifiziert bleibt und eine niedrige, falls überhaupt, Konzentration partikelförmigen Materials oder chemischen Additivs aufweist. Daher kann partikelförmiges Material oder chemisches Additiv vorzugsweise in die Oberfläche der Fasern integriert werden, und da sich kein oder wenig partikelförmiges Material oder chemisches Additiv im Kern der Fasern befindet, wird das Spinnen der Fasern durch die Gegenwart des partikelförmigen Materials oder chemischen Additivs nur wenig beeinträchtigt. Die niedrige Konzentration partikelförmigen Materials im Kern der Fasern ist überraschend, da diese Partikel in dem Ziegler-Natta-Polypropylen, in dem isotaktischen Metallocen-Homopolymer oder statistischen Copolymer von Propylen und/oder in dem Polyethylen oder in dem linearen Polyethylen niedriger Dichte während der Extrusion des partikelhaltigen syndiotaktischen Polypropylens zusammen mit dem Kernmaterial verbreitet sein könnten.
Nach der Erfindung tendieren nicht nur die Partikel und Additive dazu, hauptsächlich in der Oberfläche der Fasern konzentriert zu sein, wodurch sie die Spinnmerkmale des Kernpolymers nur zu einem geringen Grad beeinträchtigt lassen, sondern wird auch viel weniger chemisches Additiv oder partikelförmiges Material benötigt, um eine gewünschte Veränderung in den Eigenschaften der Oberfläche der Fasern zu erhalten, wodurch die zusätzlichen Kosten des partikelförmgien Materials oder chemischen Additivs zur Herstellung modifizierter Fasern reduziert werden. Die Konzentration von partikelförmigem Material in dem syndiotaktischen Polypropylen (sPP) muss ausreichend sein, um an der Oberfläche der Fasern die gleiche Konzentration zu produzieren, wie sie von dem Kernpolymer des Standes der Technik produziert wurde, wobei der Füllstoff in der gesamten Faser dispergiert ist. Besagte Konzentration in dem sPP kann bis zu 10 Mal die vom Hersteller empfohlene Konzentration, um den gewünschten Effekt zu produzieren, betragen; bevorzugt beträgt sie bis zu 5 Mal die empfohlene Konzentration und höchstbevorzugt beträgt sie etwa zweimal die empfohlene Konzentration.
Weiterhin muss verglichen mit herkömmlicher Spinnausrüstung keine zusätzliche Ausrüstung eingesetzt werden, um modifizierte Fasern zu produzieren.
In einem bevorzugten Aspekt der Erfindung sind die Partikel in das sPP eingearbeitet, um mechanische Eigenschaften der Faser, wie etwa Verschleißfestigkeit, zu verbessern. Das partikelförmige Material kann mindestens eines umfassen von Aluminiumoxid, geschnittenen Glasfasern, geschnittenen Kohlenstofffasern, Kalziumkarbonat, Carbon Black, Siliziumperlen oder -partikeln, Graphit oder Nanopartikeln. Die Integration dieser partikelförmigen Materialien in syndiotaktisches Polypropylen ermöglicht die Erzielung einer viel höheren Partikelkonzentration im Vergleich zu znPP, jedoch unter Beibehaltung einer sehr guten Schlagzähigkeit und Flexibilität, wodurch die Handhabung des Kompositmaterials gestattet wird, ohne es zu zerbrechen. Zusätzlich wird die während der Handhabung produzierte Staubmenge erheblich reduziert.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung kann die elektrische Leitfähigkeit des syndiotaktischen Polypropylens durch die Einarbeitung elektrisch leitender Partikel als Füllstoff in das syndiotaktische Polypropylen verbessert werden. Die elektrisch leitenden Partikel können mindestens eines von Carbon Black, Kohlenstofffasern, Metallpartikeln oder mit elektrisch leitendem Material beschichteten Partikeln umfassen.
Die elektrische Leitfähigkeit des Kompositmaterials hängt von der Konzentration der Füllstoffpartikel n dem syndiotaktischen Polypropylen ab. Bei niedrigen Füllstoffkonzentrationen bilden die Füllstoffpartikel Cluster, wobei die Partikel einander berühren, jedoch sind die Cluster individuell und voneinander getrennt. Mit einem solchen Konzentrationsbereich wird das Komposit als elektrisch isolierendes Material angesehen. Die elektrische Leitfähigkeit steigt jedoch generell mit steigender Füllstoffkonzentration an. Dementsprechend gestattet die Verwendung elektrisch leitender Partikel als Füllstoff die Fertigung eines Komposits mit verbesserter Dissipation statischer Elektrizität verglichen mit rein syndiotaktischem Polypropylen.
Mit einem noch weiteren Anstieg der Füllstoffkonzentration beginnen die Partikelcluster einander zu berühren, wodurch sie einen elektrisch leitenden Körper in der Polymermatrix bilden. In einem sehr schmalen Bereich steigender Partikelkonzentration fällt der spezifische elektrische Widerstand des Komposits plötzlich ab und wird das Material elektrisch leitend. Ein solcher Konzentrationsbereich ist als „Perkolationsschwellenwert" bekannt. Über dem Perkolationsschwellenwert führt jeder weitere Anstieg der Füllstoffkonzentration zu einem weiteren Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit. Üblicherweise werden, sobald der Perkolationsschwellenwert erreicht wird, die Eigenschaften der Fasern drastisch modifiziert. Bei einem sPP-Gemisch bleibt der Kern der Fasern im Vergleich zu einem reinen znPP nahezu unverändert, wodurch das Spinnen erleichtert wird.
Der Konzentrationswert auf dem Perkolationsschwellenwert hängt vom Typ und der Geometrie der Füllstoffpartikel ab. Für längliche Füllstoffpartikel ist, je höher das Aspektverhältnis (der Formfaktor) der Partikel, was das Verhältnis der größten zu der kleinsten charakteristischen Abmessung ist, desto kleiner der Wert der Konzentration bei dem Perkolationsschwellenwert. Für Carbon Black-Partikel ist, je kugelförmiger die Partikel, desto höher der Perkolationsschwellenwert. Im Gegensatz dazu verschaffen hochstrukturierte Carbon Black-Partikel, d. h. Partikel einer komplexen Form, die üblicherweise aus ineinander übergehenden Kügelchen bestehen, Komposite mit einem viel niedrigeren Perkolationsschwellenwert.
Kompositmaterialien mit verbesserter elektrischer Leitfähigkeit haben eine Vielfalt verschiedener Anwendungen. Beispielsweise kann syndiotaktisches Polypropylen, wenn es mit Partikeln, wie etwa Carbon Black oder anderen elektrisch leitenden Materialien gefüllt ist, sPP produzieren, das eine verbesserte Dissipation statischer Elektrizität (d. h. sPP mit niedriger statischer Elektrizität) aufweist, und kann in Folienanwendungen und in Anwendungen, welche die Dissipation statischer Ladungen erfordern, wie etwa bei Fasern für Teppiche, Materalien zur Verhütung von Staubansammlung und Abschirmungen oder Gehäusen für elektrische oder elektronische Bauteile, verwendet werden. Kompositmaterialien mit verbesserter elektrischer Leitfähigkeit finden auch Anwendung als elektromagnetische Abschirmmaterialien, beispielsweise für Gehäuse von Elektronikbauteilen, in Mobiltelefonen, Fernsehgeräten oder Radios, falls die Konzentration des elektrisch leitenden Füllstoffs um den oder über dem Perkolationsschwellenwert liegt.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die thermische Leitfähigkeit syndiotaktischen Polypropylens durch die Integration mindestens eines thermisch leitenden Füllstoffs, wie beispielsweise Kohlenstofffasern, Carbon Black, Graphitpartikeln, Metallpartikeln oder Aluminiumoxidpartikeln, in die sPP-Matrix verbessert. Wie bei der Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit hat die thermische Leitfähigkeit ebenfalls eine Perkolationsschwellenwertkonzentration für den Anstieg der thermischen Leitfähigkeit, jedoch ist der Anstieg der thermischen Leitfähigkeit bei dem Perkolationsschwellenwert viel weniger ausgeprägt als für die elektrische Leitfähigkeit. Kompositharze mit verbesserter thermischer Leitfähigkeit haben Anwendungen als Wärmesenken zum Thermomanagement, oder Gehäuse für Elektronikgeräte.
In einem anderen Aspekt der Erfindung können Fasern mit einer hohen Konzentration spezifischer Additive an ihrer Oberfläche versehen sein, die vorzugsweise in das sPP integriert ist, wie beispielsweise Biozide, Bakterizide, flammhemmende Mittel, Nanofüllstoffe, antimikrobielle Stoffe, antistatische Stoffe, Anti-UV-Stoffe.
In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können dem sPP Füllstoffe zugesetzt werden, um die Dichte der Fasern über diejenige eines Referenzfluids zu erhöhen, sodass die Fasern nicht aufschwimmen, wenn sie in diesem Fluid getränkt werden. Dieser Aspekt ist sehr wichtig, wenn die Fasern in der Papierindustrie verwendet werden, und allgemeiner in jeder Variation des Wet-Laid-Verfahrens.
Die syndiotaktischen Polypropylenkomposite nach der Erfindung werden bevorzugt durch Zusetzen des partikelförmigen Materials zu dem syndiotaktischen Polypropylen durch miteinander Mischen oder Vermischen der Materialien in einem Extruder oder Brandburry-Malaxor hergestellt. Alternativ kann das syndiotaktische Polypropylen in einem Lösungsmittel gelöst werden, wie beispielsweise Xylol, und kann das partikelförmige Material in der Lösung dispergiert werden. Danach wird das Lösungsmittel durch Filtration, Sublimation oder Verdampfung entfernt, um das Kompositmaterial zu produzieren.
In noch einem weiteren alternativen Verfahren kann das syndiotaktische Polypropylen, das in Form von Pulver, Pellets oder Fasern vorliegen kann, in Wasser oder jeder anderen Flüssigkeit, worin auch der partikelförmige Füllstoff dispergiert ist, dispergiert werden. Danach wird die Flüssigkeit weggespült, wobei sie ein inniges Gemisch von syndiotaktischem Polypropylen und Füllstoff zurücklässt. Diese Mischung kann heißgepresst oder laminiert und dann weiter gemahlen oder wieder extrudiert werden. Diese Herstellungstechnik findet eine besondere Anwendung für die Fertigung von Kompositmaterialien, wenn das partikelförmige Material ein hohes Aspektverhältnis aufweist, das in dem letztendlichen Kompositmaterial zu bewahren ist.
Die Pellets aus gefülltem sPP werden dann trocken mit denen des Kernpolymers gemischt und als Fasern oder Vliesstoffe extrudiert, wobei letztere entweder durch direkte oder durch indirekte Verfahren hergestellt werden.
Die Fasern können Fasern aus zwei oder aus mehreren Bestandteilen sein, wobei jeder Bestandteil aus gefülltem sPP hergestellt ist, das mit mindestens einem von znPP, metallocenproduziertem isotaktischem Polypropylen (mPP) oder PE oder LLDPE oder gleich welchem Gemisch dieser Polymere gemischt ist. Die Fasern könenn alternativ Zweikomponentenfasern sein, die durch Coextrusion von gefülltem sPP und mindestens einem von znPP, miPP, PE oder LLDPE oder gleich welchem Gemisch dieser Polymere hergestellt sind, für jede der Komponenten. Für Zweikomponentenfasern werden die zwei Komponenten von zwei verschiedenen Extrudern extrudiert. Für Fasern aus zwei Bestandteilen können die Gemische des sPP und des Kernpolymers durch Trockenmischen der Pellets, Flocken oder Flaum der zwei Polymere erhalten werden, bevor sie dem Extruder zugeführt werden, unter Verwendung von Pellets oder Flocken eines Gemischs von sPP mit znPP oder miPP oder PE oder LLDPE oder gleich welchem Gemisch dieser Polymere, die zusammen extrudiert worden sind, oder durch Verwendung eines Polymers, das mittels Katalysatoren hergestellt ist, die verschiedene Arten aktiver Stellen zur Produktion von sPP und znPP oder miPP oder PE oder LLDPE oder gleich welchen Gemischs dieser Polymere enthalten.
Die Fasern können in ihrer Form, wie gesponnen, verwendet werden, um Seile, Netze, Teppiche oder Teppichrückschichten zu produzieren. Alternativ können die Fasern als Spun-Laid-Vliese oder Vliese verwendet werden, die aus Stapelfasern entweder durch Air-Laid- oder durch Wet-Laid- oder durch Dry-Laid-Verfahren hergestellt sind. Die Vliese können thermisch gebondet sein, mit oder ohne zusätzliches Bindematerial, oder ihre Fasern können weiter durch Vernadeln oder Wasser- oder Luftverschränkung verschränkt werden. Die Fasern und Vliesmaterialien können weiter in eine Struktur integriert werden, die durch Laminieren mit einer Polymerfolie hergestellt wird, oder Auflegen auf gleich welche Oberfläche aus gleich welchem Material, oder sie können in Kompositstrukturen verwendet werden.
Bei Mengen der Fasern von bis zu 15 Gew.% sPP gibt es keine signifikante Auswirkung auf die Spinnmerkmale der Gemische. Bei sPP-Mengen über etwa 15 Gew.% ist es erforderlich, die Verarbeitungsbedingungen, wie etwa das Temperaturprofil an dem Extruder, anzupassen, um die Verarbeitungstemperaturen zu optimieren und doch den gleichen Durchsatz zu behalten wie bei dem Kern-znPP oder -miPP oder -PE oder -LLDPE oder gleich welchem Gemisch dieser Polymere oder anderen Materials. Eine typische Extrusionstemperatur für Spun-Laid-Vliesmaterial beträgt 200 bis 260°C, oder typisch um 230°C. Eine typische Extrusionstemperatur für Stapelfasern beträgt 200 bis 330°C, typischer 260 bis 300°C. Dieser Konzentrationsschwellenwert und diese Temperaturprofile sind als Anhaltspunkt angegeben und hängen unter anderem von dem Schmelzwert jedes Polymers in dem Gemisch und von dem Unterschied in den Schmelzwerten der verschiedenen Polymere in dem Gemisch ab.
Beispiele
Das syndiotaktische Polypropylen hatte einen Schmelzindex MI2 von 3,6 g/10 min, gemessen unter Befolgung des Verfahrens von Normtest ASTM D 1238 bei einer Temperatur von 230°C und unter einer Last von 2,16 kg. Es hatte zwei Schmelzhöchstwerte bei 110 beziehungsweise bei 127°C, eine zahlenmittlere Molmasse (Mn) von 37426, eine gewichtsmittlere Molmasse (Mw) von 160229 und eine Molmassenverteilung von 4,3. Die Molmassenverteilung ist hier durch die Dispersion (D) definiert, das heißt, das Verhältnis Mw/Mn. Die Dichte betrug 0,89 g/cm³, gemessen bei 23°C in Befolgung des Verfahrens von Normtest ASTM D 1505.
Es wurde jeweils vermischt:

– mit 1 bis 5 Gew.% des antimikrobiellen Irgaguard B 1000 von CIBA zur Herstellung verschiedener gewebter oder Vliesmaterialien, die beispielsweise in der Hygiene verwendet werden;
– mit 1 bis 5 Gew.% des Anti-Algenmittels Irgaguard A 2000 von CIBA zur Produktion von Fasern, die in medizinischen oder landwirtschaftlichen oder Seefahrt-Anwendungen verwendet werden;
– mit 12 bis 75 Gew.% des Antistatikmittels Irgastat P22 von CIBA zur Steuerung der statischen Elektrizität in Stoffen oder in Teppichen;
– mit 5 bis 20 Gew.% des flammhemmenden Flamestab NOR 116 von CIBA zur Herstellung von gewebtem oder Vliesmaterial, das beispielsweise in Polsterung, Teppichen, Teppichrückschichten, Berufs- und normaler Kleidung verwendet wird;
– mit 1 bis 10 Gew.% des Anti-UV-Mittels Tinuvin 783 von CIBA, das eine synergetische Mischung von chimassorb 944 und Tinuvin 622 ist, oder mit 1 bis 10 Gew.% chimassorb 2020 von CIBA zur Herstellung von Material zur Verwendung in der Textilindustrie;
– mit 5 bis 20 Gew.% Füllstoffen, wie etwa Kaolin oder Metallpulvern mit einer Dichte, die höher als diejenige des sPP ist, um die Dichte der Faser über die einer Imprägnierflüssigkeit zu erhöhen. Zusätzlich verbessert das sPP die Steifigkeit des fertigen Produkts.
– mit 1 bis 10 Gew.% Carbon Black, um die Antistatikeigenschaften des gewebten oder Vliesmaterials zu verbessern;
– mit verschiedenen Arten von Nanopartikeln.

Verschiedene Arten „schwarzer" Additive sind getestet worden, um die elektrische Leitfähigkeit von Polyolefinmaterial zu erhöhen. 1 stellt die elektrische Leitfähigkeit, ausgedrückt in ohm·cm, als eine Funktion der Konzentration des „schwarzen" Additivs dar, ausgedrückt in Gew%. Es wird beobachtet, dass in allen Fällen der spezifische elektrische Widerstand in Funktion der steigenden Konzentration des „schwarzen" Additivs unter einen Schwellenwert, der eine Funktion der Natur des Additivs ist, sinkt. Für Additive, die aus nahezu kugelförmigen Partikeln hergestellt sind, wie etwa Ofenruß, ist der Schwellenwert sehr hoch und sind Konzentrationen von 25 bis 50 Gew.% Additiv in dem sPP notwendig, um ein Sinken des spezifischen elektrischen Widerstands zu beobachten. Für Additive mit hochstrukturierten Partikeln, wie etwa das von MMM unter dem Namen Ensaco 350 vertriebene Produkt, ist der Schwellenwert sehr niedrig und sind Konzentrationen von 9 bis 15 Gew.% Additiv in dem sPP notwendig, um ein Sinken des spezifischen elektrischen Widerstands zu beobachten.
Das Polyolefinmaterial umfasste 10 Gew.% sPP, wobei der Prozentsatz in Bezug auf das Gesamtgewicht von Polyolefinen gemessen wurde, in Abwesenheit von Additiven.

Claims

Verfahren zur Herstellung modifizierter Polyolefinfasern, umfassend die Schritte des: a) Auswählens eines Kernmaterials, das aus mindestens einem von durch Ziegler-Natta-Katalysator produziertem Polypropylen, isotaktischem Homopolymer oder Copolymer von Propylen, unter Verwendung eines Metallocenkatalysators produziert, oder Polyethylen, bevorzugt linearem Polyethylen niedriger Dichte, zusammengesetzt ist; b) Auswählens eines syndiotaktischen Polypropylens, wobei das syndiotaktische Polypropylen mindestens ein partikelförmiges Material umfasst, das aus antistatischen Additiven oder Carbon Black-Füllstoffen ausgewählt ist; c) Trockenmischens der Pellets des gefüllten sPP von Schritt b) mit denen des Kernmaterials von Schritt a), wobei die zugesetzte Menge sPP in dem Gemisch bis zu 15 Gew.% beträgt; d) Extrudierens des Gemischs von Schritt c); e) Rückgewinnens modifizierter Polyolefinfasern, wobei 50 bis 90 Gew.% des sPP-umfassenden partikelförmigen Materials an die Oberfläche der modifizierten Polyolefinfasern abgestoßen wird.
Modifizierte Polyolefinfasern, die durch das Verfahren nach Anspruch 1 erhalten werden können.
Modifizierte Polyolefinfasern nach Anspruch 2, wobei das mindestens eine partikelförmige Material im Wesentlichen in dem sPP bleibt, das in dem Gemisch der Außenlage an der Oberfläche der Außenlage enthalten ist.
Modifizierte Polyolefinfasern nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei die Menge partikelförmigen Materials in dem sPP derart ist, dass die Oberflächenkonzentration an partikelförmigem Material der modifizierten Polyolefinfasern identisch zu der einer modifizierten Polyolefinfaser ist, wobei das gleiche partikelförmige Material innerhalb des gesamten Kerns der modifizierten Polyolefinfasern dispergiert ist.
Modifizierte Polyolefinfasern nach Anspruch 4, wobei die Konzentration an Füllstoffmaterial, das in dem sPP dispergiert ist, das in dem Gemisch der Außenlage enthalten ist, ein bis zu 10-faches der Konzentration beträgt, die bei Verwendung in dem modifizierten Polyolefinfaser-Kernmaterial empfohlen wird.
Modifizierte Polyolefinfasern nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Kernmaterial durch den Zusatz partikelförmigen Materials zu dem in dem Gemisch der Außenlage enthaltenen sPP im Wesentlichen unverändert bleibt.