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DE19823142C2 - Elastische Fäden, Folien, textile Flächengebilde und Hybridstrukturen mit hohem Schrumpfvermögen bei niedrigen Temperaturen und hoher Temperaturstabilität und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Elastische Fäden, Folien, textile Flächengebilde und Hybridstrukturen mit hohem Schrumpfvermögen bei niedrigen Temperaturen und hoher Temperaturstabilität und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE19823142C2
DE19823142C2 DE1998123142 DE19823142A DE19823142C2 DE 19823142 C2 DE19823142 C2 DE 19823142C2 DE 1998123142 DE1998123142 DE 1998123142 DE 19823142 A DE19823142 A DE 19823142A DE 19823142 C2 DE19823142 C2 DE 19823142C2
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Hans-Gerhard Fritz
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    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/28Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/30Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds comprising olefins as the major constituent

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Gebiete der Chemie und der Textiltechnik sowie auf den Verpackungssektor und betrifft elastische Fäden, Folien, textile Flächenge­ bilde und Hybridstrukturen, wie sie für die Verpackung von Gütern und bei der Erzie­ lung von speziellen textiltechnischen Effekten, wie z. B. bei hybriden Bauschfaden­ strukturen, verwendet werden. Eingeschlossen in die Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung solcher Produkte sowie deren Verwendung.
Bei der technischen Formgebung werden polymere Materialien durch die einwirken­ den Kräfte im entropieelastischen Zustand gedehnt. Die Makromoleküle werden da­ bei partiell entknäuelt und deformiert und erhalten eine mehr oder weniger große, von der Verformungsspannung abhängige Vorzugsorientierung, die mit einer Anisotropie der physikalischen Eigenschaften verbunden ist.
Aus dem Streben der partiell entknäuelten und deformierten Makromoleküle nach dem energetisch günstigsten Zustand, nämlich dem thermodynamischen Zustand größt­ möglicher Entropie (d. h maximaler Unordnung), folgt, daß bei Erreichen höherer Temperaturen im entropieelastischen Bereich in den elastischen Fäden, Folien, tex­ tilen Flächengebilden und daraus hergestellten Hybridstrukturen die latente Rück­ stellneigung aktiviert wird: Es tritt ein Schrumpf ein, welcher z. B. in der Verpac­ kungsindustrie gezielt genutzt wird. Ebenso werden bei der Chemiefaserherstellung unterschiedliche Schrumpfneigungen von zwei verschieden strukturierten polymeren Materialien in bilateralen Fadenstrukturen genutzt, um eine Selbstkräuselung oder eine Splittung der Fasern zu erzielen.
In DE 196 09 419 A1 werden schmelzgesponnene, vernetzte elastische Fäden aus einem Polyethylentyp und ein Verfahren zu deren Herstellung und Anwendung be­ schrieben. Nachteilig ist die Beschränkung auf Polyethylene mit definierter Seiten­ kettenstruktur und einer engen Molekulargewichtsverteilung von Mw/Mn < 2,2, die eine Steuerung der Stoffparameter in breiteren Bereichen nicht zuläßt. Des weiteren wird zur Absenkung der Viskosität empfohlen, Weichmacheröl einzuarbeiten. Die damit einhergehende signifikante Absenkung der Gelgehalte und des Vernetzungs­ grades sind mit einer Verschlechterung der mechanischen, elastischen und thermi­ schen Kennwerte verbunden.
In JP 58-214550 A2 werden synthetische Gewebe beschrieben, deren Schrumpf schon bei niedrigen Temperaturen ausgelöst wird. Die synthetischen Fasern, die aus einem Propylen-alpha-Olefin-Copolymer oder aus einer Mischung des Copolymers mit Polypropylen separat schmelzgesponnen wurden, entwickeln ihren hohen Schrumpf durch eine Wärmebehandlung bei erst ca. 100°C und können als Aus­ gangsmaterial für die Herstellung von schrumpfenden Geweben für Verpackungen dienen. Ein weiterer Nachteil dieses Gemisches liegt in der geringen Temperaturbe­ ständigkeit (< 100°C) nach dem für die Auslösung des Schrumpfes notwendigen zweiten Erwärmen.
In EP 707957 A1 wird ein Mehrschichtfolienverbund auf der Basis eines Ethylen- alpha-Olefin-Copolymers beschrieben. Das Ethylen-alpha-Olefin-Copolymer besitzt in der DSC-Analyse seinen Hauptschmelz-Peak unterhalb einer Temperatur von 105°C und zeigt bei 85°C mindestens einen freien Schrumpf von 80%. Die anderen Schichten des Multischichtfolienverbundes sind schrumpfkompatibel und bestehen wahlweise aus anderen Polymeren, z. B., dem vernetzten Affinity PF 1140 oder be­ strahltem EVA. Auch hier liegt der Nachteil in der hohen Schrumpftemperatur.
In der EP 229 715 A2 wird ebenfalls ein Mehrschichtfolienverbund vorgestellt, der bei einem hohen Schrumpf allerdings nur geringe Schrumpfkräfte erwarten läßt. Die Fo­ lie besteht aus ein oder zwei äußeren Schichten aus Polyethylen, Polypropylen und/oder einem Ethylen-Propylen-Copolymer und einer Kernschicht aus Polyethylen, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt als die Randschicht besitzt. Eine in dieser Weise aufgebaute Folie zeigt infolge vorher aufgeprägter Orientierungen bei 60°C einen Schrumpf von 2,5%, bei 80°C von 16,5%, bei 100°C von 29,5% und bei 120°C von 45%. Nachteilig ist auch hier die relativ hohe Schrumpftemperatur, die auf­ wendige Verarbeitungstechnologie (Coextrusion), die geringe Temperaturbeständig­ keit (< 100°C) nach dem zweiten Erwärmen und der geringe maximale Schrumpf von 45%.
In WO 96107699 wird von einer biaxial-orientierten Copolymerfolie, bestehend aus einem Polyolefincopolymer, einem Polyolefinterpolymer und den möglichen Blend­ kombinationen, u. a. auch mit den homopolymeren Polyolefinen, berichtet. Die Folie besitzt ein hohes Schrumpfvermögen, wobei das Schrumpfverhältnis in Maschinen- und in Transversalrichtung kontrolliert einstellbar ist. Nachteilig sind auch hier die hohen Schrumpftemperaturen von 100-140°C.
Ebenfalls sind Stretchfolien aus metallocenkatalysiertem Polyethylen bekannt. Sie besitzen gegenüber üblichen PE-Produkten Vorteile in Herstellung und Qualität. "Sie lassen sich bei Erhalt höherer mechanischer Festigkeit stärker vorrecken, was zu dünneren Folien führt" (nach N. Rose, P. Bailey und S. Ohlsen in: Kunststoffe 87 (1997), Seiten 1374-1378).
Eine weitere Möglichkeit, das Schrumpfvermögen gezielt zu nutzen, liegt in der Her­ stellung von Hybridfadenstrukturen für die Textilindustrie. Es werden zwei unter­ schiedliche Polymere durch eine simultane Verarbeitung (Coextrusion, Bikompo­ nentenspinnen, Elementarfadenmischung) in einen Fadenverbund gebracht. Durch eine Temperaturzufuhr wird das unterschiedliche Schrumpfvermögen ausgelöst, was zum Bauschen, Kräuseln oder Splitten der Faden- oder textilen Flächenstruktur führt. Dieser Effekt kann beispielsweise zur Erzeugung von hohen spezifischen Oberflä­ chen in Mikrofasern dienen, wie sie in einer Vielzahl von technischen Filtern und Vliesen Anwendung finden.
Bikomponentenfasern und -vliese, bei denen eine gewünschte Splittung oder Kräu­ selung aufgrund des unterschiedlich hohen Schrumpfes schon bei niedrigen Tempe­ raturen (T < 80°C) stattfindet, sind bisher nicht bekannt.
Ebenso sind elastische Fäden, Folien, textile Flächengebilde und Hybridstrukturen, bei denen ein hoher Schrumpf (S < 30%) schon bei niedrigen Temperaturen (T < 80°C) ausgelöst werden kann, nicht bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, schon bei niedrigen Temperaturen (T < 80°C) bei elastischen Fäden, Folien, textilen Flächengebilden und Hybridstrukturen ei­ nen hohen Schrumpf (S < 30%) zu erreichen und die Formstabilität und Elastizität bei Weiter- bzw. Wiedererwärmung bis weit über die Schrumpftemperatur hinaus (T< 140°C) zu erhalten.
Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Weite­ re Ausgestaltungen dazu sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird zunächst ein Blend, bestehend aus mindestens zwei Poly­ ethylen/Octen-Copolymeren mit Molekulargewichten Mw im Bereich von 40000 bis 180000 g/mol, hergestellt und geschmolzen. Dieses Blend wird durch eine peroxidi­ nitiierte Organosilanpropfung an die Polyethylenhaupt- und/oder an die -seitenketten vernetzungsfähig gemacht. Dieser Schritt erfolgt unter thermischem Zerfall des Per-o­ xids und unter anschließender Einwirkung der gebildeten Radikale auf die Polyethy­ lenhaupt- und/oder auf die -seitenketten, wobei eine Wasserstoffabstraktion stattfin­ det. Anschließend erfolgt das Aufbrechen der Vinylgruppe im Organosilan und die kovalente Ankopplung der Organosilane an die Polyetkylenhaupt- und/oder an die -seitenketten. Durch eine thermoplastische Verarbeitung wird die Schmelze zu elasti­ schen Fäden bzw. Folien, textilen Flächengebilden und Hybridstrukturen geformt. Bei der thermoplastischen Formgebung werden dem funktionalisierten Blend beim Schmelzspinnen durch eine uniaxiale Dehndeformation bzw. bei der Folienherstel­ lung durch eine uni- oder biaxiale Dehndeformation Orientierungen eingeprägt, die im wesentlichen irreversibel sind. Die Orientierung kann auch ganz oder teilweise in einer nachgeschalteten Prozeßstufe durch Strecken eingeprägt werden. Die im Formgebungsprozeß zur Verfügung stehende Abkühlungszeit bis zur Verfestigung der Schmelze ist dabei kürzer als die Relaxationszeit des Blends. Der Aufbau des kovalenten Netzwerkes erfolgt im Festzustand unter Formfixierung durch eine Hy­ drolyse- und Kondensationsreaktion der aufgepfropften Organosilane über Si-O-Si- Brücken. Die Vernetzungsreaktionen, durch welche das Material seine Temperatur­ stabilität erhält, können durch einen Katalysator beschleunigt werden. Das sich nach der Vernetzung einstellende elastische Verhalten ist im Vergleich zum unvernetzten Zustand durch höhere Rückstellkräfte und geringere bleibende Deformationen ge­ kennzeichnet. Das Material bleibt auch im vernetzten Zustand weiterhin schrumpffä­ hig.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß trotz größerer Polydispersität durch das Blenden ein stabiler, weitgehend fadenbruchfreier Schmelzspinnprozeß mit üblichen Schnellspinngeschwindigkeiten (2000-4000 m/min) möglich ist. Außerdem wurde gefunden, daß die Viskosität der funktionalisierten Blends in einer großen Variations­ breite durch den Einsatz entsprechender Grundpolymertypen eingestellt werden kann. Durch die Organosilanpfropfcopolymerisation erhöht sich die Schmelzevisko­ sität. Damit normalerweise einhergehende spinntechnische Instabilitäten können präventiv durch eine Erhöhung des Polymeranteils mit niedrigem Molekulargewicht im Blend reduziert werden. Das Blenden der mindestens zwei Ausgangspolymere erzeugt außerdem überraschenderweise Synergieeffekte bei den mechanischen Ei­ genschaften der Blends. So wurde überraschend gefunden, daß sich die Zugfestig­ keit (auf die Ausgangsfeinheit bezogene Höchstzugkraft der Kraft-Dehnungs-Kurve) und die Dehnung bei Höchstzugkraft eines Blends trotz geringeren Molekularge­ wichts gegenüber dem ungeblendeten Ausgangspolymer mit dem höchsten Moleku­ largewicht erhöht, was sich auch positiv auf die Stabilität des Formgebungsprozes­ ses selbst auswirkt.
Besondere Beachtung ist der Bemessung des Peroxids wegen der Wirkung seines Aktivsauerstoffs zu schenken. Eine zu hohe Peroxidzugabe kann der Grund für eine peroxidische An- bzw. Vorvernetzung sein, die eine störungsfreie thermoplastische Formgebung unmöglich macht. Wird hingegen das Peroxid unterdosiert, so kann dies zu einem Abfall des Gelgehaltes und der Vernetzungsdichte führen. Ein größer wer­ dender Peroxidanteil führt vor allem zu einer signifikanten Erhöhung der Viskosität der Schmelze, was ihre thermoplastische Verarbeitbarkeit verschlechtert.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn während oder nach der Funktionalisierung der Blends eine Menge von 0,01 bis 2 phr, vorzugsweise von 0,05 bis 1,2 phr, eines Vinylmonomeren zugegeben wird. Besonders vorteilhaft ist die Dotierung mit mono­ merem Styrol. So wurde überraschend gefunden, daß sich nicht nur die rheologi­ schen Eigenschaften der gepfropften Ethylen-Octen-Copolymer-Blends durch die Vinylmonomerzugabe vorteilhaft verändern, sondern daß auch die mechanischen Eigenschaften, sowohl der gepfropften als auch der vernetzten Blends deutlich ver­ bessert werden, wobei sich gleichzeitig die Stabilität des Formgebungsprozesses erhöht. Die thermische Stabilität der vernetzten Blends kann durch eine Dosierung der Vinylmonomerzugabe, die den Gelgehalt und die Vernetzungsdichte mehr oder weniger reduziert, gezielt eingestellt werden.
Als besonders vorteilhaft für die Erzielung hoher mechanischer und thermischer Ei­ genschaften des geformten Produktes hat es sich herausgestellt, wenn der Gesamt­ prozeß des Blendens der Ausgangspolymere, ihre anschließende Funktionalisierung mit Organosilanen, die Peroxidzugabe sowie die Formgebung in einem einstufigen Extrusionsprozeß, vorteilhafterweise mit Hilfe eines Doppelschneckenextruders, durchgeführt werden.
Es ist auch vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäßen elastischen Fäden, Folien oder textilen Flächengebilde mit Fäden, Folien oder textilen Flächengebilden aus anderen für eine Faden- oder Flächenherstellung benutzten Materialien zu Hybridstrukturen verarbeitet werden.
Bei der Formgebung der funktionalisierten Blends zu elastischen Fäden, Folien, tex­ tilen Flächengebilden und Hybridstrukturen wird durch einen uni- oder biaxialen Ver­ zug eine Orientierung eingeprägt, bevor sie formfixiert aufgewickelt werden. Dies führt bekanntermaßen zu einem hohen Anteil an irreversiblen Orientierungen. Diese irreversiblen Orientierungen können auch in einem zusätzlichen Streckprozeß einge­ prägt werden, der entweder an den Formgebungsprozeß direkt on line (z. B. in Form eines Spinn-Streck-Prozesses bei der Fadenherstellung) oder in einer weiteren Fa­ denverarbeitungsstufe off line (z. B. Streckzwirnen, Strecktexturieren oder Streck­ schären) angeschlossen ist.
Beim Schmelzspinnen kann durch die nach der Fadenbildung aufgetragene Spinn­ präparation auf Wasserbasis, die u. a. eine signifikante Absenkung des Reibungs­ koeffizienten zwischen Faden und Fadenleitelementen bei der Weiterverarbeitung der Fäden bewirken soll, die anschließende Vernetzung über Si-O-Si-Brücken durch Hydrolyse- und Kondensationsreaktionen eingeleitet werden.
Um die Hydrolyse- und Kondensationsreaktion zu beschleunigen, ist es vorteilhaft, der Schmelze einen Katalysator, z. B. Dibutylzinndilaurat (DBTL), in einer Menge von ≦ 0,04 phr zuzumischen. Es ist auch möglich, einen Katalysator, z. B. Dibutylzinndi­ laurat (DBTL), in einer Menge von ≦ 3 Ma.-% der wäßrigen Spinnpräparation zuzu­ geben.
Weiterhin können durch die erfindungsgemäße Lösung folgende Vorteile erreicht werden:
Die dem elastomeren Polyethylen-Octen-Copolymer normalerweise anhaftende hohe Klebrigkeit wird beseitigt. Außerdem kann durch die Vielzahl der rezeptur- und ver­ fahrensabhängigen Parameter (z. B. Silangehalt, Silantyp, Blendverhältnis, Vinylmo­ nomertyp und -konzentration, Abzugsgeschwindigkeit, Streckverhältnis, Tempera­ turführung) ein Faden, eine Folie, ein textiles Flächengebilde und eine Hybridstruktur so "konstruiert" werden, daß ein gewünschtes Eigenschaftsprofil in bezug auf Tem­ peraturstabilität, definiert einstellbaren Schrumpf, hohen elastischen Anteil im Kraft- Dehnungs-Verhalten, Schweiß- und Siegelbarkeit sowie Recyclingfähigkeit einge­ stellt werden kann.
Weiterhin kann durch die erfindungsgemäße Lösung die Steuerung der Viskosität der Schmelze erfolgen. Dies kann durch das Mischungsverhältnis von Ausgangspolyme­ ren mit unterschiedlichen Molekulargewichten erreicht werden. Je höher der Anteil eines Ethylen-Octen-Copolymers mit niedrigem Molekulargewicht ist, desto kleiner stellt sich die resultierende Viskosität sowohl des gepfropften als auch des unge­ pfropften Blends ein.
Auch ist mit der erfindungsgemäßen Lösung eine Steuerung der irreversiblen Orien­ tierungen, die für die Höhe des Schrumpfgrades verantwortlich sind, möglich. Beim Schmelzspinnen wird die Höhe der irreversiblen Orientierung der Polymermoleküle entlang der Fadenlängsachse im wesentlichen durch die Spinngeschwindigkeit ge­ prägt.
Beim Folieblasen sind bis zur Verfestigung der Schmelze zwei voneinander unab­ hängige Dehngeschwindigkeiten in radialer und axialer Folieschlauchrichtung vor­ handen. In diesem Bereich erfährt die thermoplastische Schmelze somit eine inho­ mogene, ungleichförmige, biaxiale Verstreckung, welche in erster Linie für die einge­ prägten Orientierungen verantwortlich ist. In allen Fällen werden die Relaxationszei­ ten der gepfropften Blends die für den Prozeß zur Verfügung stehende Kühlzeit nicht überschritten.
Für die notwendige Fixierung unter Formzwang werden die beim Schmelzspinnen und Folieblasen ohnehin vorhandenen Aufwickelkörper (Spinnspule, Foliewickelkern) für die hergestellten Produkte genutzt.
Im weiteren wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1 Ausgangsstoffe
  • 1. 100 phr einer Mischung aus 50 Masse-% Polyethylen/Octen-Copolymer Engage 8200 und 50 Masse-% Polyethylen/Octen-Copolymer Engage 8400,
  • 2. 1,5 phr Vinyltrimethoxysilan (VTMOS),
  • 3. 0,043 phr 2,5 Dimethylhexan 2,5 Dibutylperoxid (DHBP).
Die Engagetypen liegen in Granulatform vor und werden mit den anderen Ausgangs­ stoffen im Extruder gemischt und aufgeschmolzen. Dabei findet die peroxidisch initi­ ierte Organosilanpfropfung statt. Die funktionalisierte Schmelze wird dann der Anlage zum Schmelzspinnen zugeführt.
Die Parameter der reaktiven Extrusion und des Schmelzspinnens sind folgende:
Temperaturen der Extruderheizzonen 1-7 = 235°C,
Schneckendrehzahl Extruder = 160 min-1,
Temperatur Schmelze = 239°C,
Temperatur Spinnkopf = 245°C,
Extrusionsdruck = 3,5 MPa,
Spinndüse: 12-Loch, Lochdurchmesser 0,45 mm, Lochlänge: 0,9 mm,
Gesamtdurchsatz Spinndüse (12 Filamente) = 17,9 g/min,
Temperatur Blasluft = 15,7°C,
Geschwindigkeit Blasluft = 0,35 m/s,
relative Feuchtigkeit Blasluft = 60%.
Die Schmelze wird mit einem über eine nach dem Extruder angeordnete Spinnpum­ pe realisierten konstanten Durchsatz durch die Spinndüse extrudiert, mit der über ein Galettensystem realisierten Spinngeschwindigkeit von der Düse abgezogen und mit einer von der Spinngeschwindigkeit nur wenig verschiedenen Aufwindegeschwindig­ keit auf eine Spule aufgewunden. Auf die Filamente wird nach ihrer Verfestigung und vor dem die Spinngeschwindigkeit aufprägenden Galettensystem über ein Präparier­ system eine hoch wasserhaltige Spinnpräparation aufgetragen, die die strukturver­ netzende Hydrolyse- und Kondensationsreaktion einleitet. Die Aufwindegeschwindig­ keit beträgt 500 m/min.
Nach dem Aufwinden der Fäden erfolgt die Vernetzung der formfixierten Fäden auf der Spule in einem mit einem Gewichtsprozent DBTL versetztem Isopropanol-Was­ sergemisch, das auf die bewickelte Spule aufgetragen wird.
Die Bestimmung des Gelgehaltes erfolgt nach 16-stündigem Kochen in Xylen. Der Festphasenschrumpf wurde an den Fadenbündeln bestimmt, nachdem sie nach der Abnahme von den Spulen 96 Stunden im Normklima (20°C, 65% rel. Lufteuchtig­ keit) spannungsfrei gelagert waren.
Folgende Fadeneigenschaften wurden erhalten:
Zugfestigkeit RH = 0,205 cN/dtex,
Dehnung bei Höchstzugkraft εH = 272,33%,
Festphasenschrumpf = 5,5%,
Schrumpf nach TMA-Prüfung < 40%,
Gelgehalt = 73%.
Dabei zeigt Fig. 1 das Verhalten von Faden A und B bei thermisch-mechanischer Belastung (TMA).
(TMA-Prüfparameter: Heizrate 10 K/min, Vorspannung 0,025 cN/tex.)
Faden A: ersponnener Faden aus ungepfropftem Polyethylen/Octen-Copolymer,
Faden B: erfindungsgemäßer Faden.
Fig. 1
Beispiel 2
Die Ausgangsstoffe und die Herstellung von elastischen Fäden daraus erfolgt ent­ sprechend Beispiel 1, wobei die Spinn- bzw. Aufwindegeschwindigkeit 2000 m/min beträgt.
Nach der Vernetzung wurden die Eigenschaften der Fäden analog Beispiel 1 mit fol­ genden Ergebnissen bestimmt:
Zugfestigkeit RH = 0,356 cN/dtex,
Dehnung bei Höchstzugkraft εH = 127,55%,
Festphasenschrumpf = 14,3%,
Schrumpf nach TMA-Prüfung < 66%,
Gelgehalt = 69,5%.
Die thermische Stabilität liegt analog Bild 1 beim vernetzten Faden bei ca. 160°C
Beispiel 3 Ausgangsstoffe
  • 1. 100 phr einer Mischung aus 50 Masse-% Polyethylen/Octen-Copolymer Engage, 8200 und 50 Masse-% Polyethylen/Octen-Copolymer Engage 8400,
  • 2. 3 phr Vinyltrimethoxysilan (VTMOS),
  • 3. 0,086 phr 2,5 Dimethylhexan 2,5 Dibutylperoxid (DHBP),
  • 4. 0,12 phr monomeres Styrol.
Die Herstellung der elastischen Fäden aus den Ausgangsstoffen erfolgt entspre­ chend Beispiel 1, wobei die Spinn- bzw. Aufwindegeschwindigkeit 500 m/min beträgt. Vor und nach der Vernetzung wurden die Eigenschaften der Fäden analog Beispiel 1 mit folgenden Ergebnissen bestimmt:
im gepfropften, unvernetzten Zustand:
Zugfestigkeit RH = 0,219 cN/dtex, Dehnung bei Höchstzugkraft εH = 613%,
im vernetzten Zustand:
Zugfestigkeit RH = 0,309 cN/dtex,
Dehnung bei Höchstzugkraft εH = 601%,
Festphasenschrumpf = 5,5%,
Schrumpf nach TMA-Prüfung < 56%,
Gelgehalt = 56%.
An dieser Stelle ist nochmals auf die Festigkeitssteigerung der Fäden vom gepfropf­ ten Blend zum vernetzten Zustand durch die Styrolzugabe hinzuweisen. Der Eigen­ schaftsgewinn zeigt sich in einer Steigerung der Zugfestigkeit um 29% (RH = 0,219 cN/dtex → RH = 0,309 cN/dtex), während die Dehnung bei Höchstzugkraft kaum va­ riiert (εH = 613% → εH = 601%). Es ergibt sich ein Schrumpfverlauf ähnlich Fig. 1, wobei die thermische Stabilität bei mindestens 140°C liegt

Claims (17)

1. Elastische Fäden, Folien, textile Flächengebilde und Hybridstrukturen mit ho­ hem Schrumpfvermögen bei niedrigen Temperaturen und hoher Temperaturstabi­ lität aus mit Organosilanen pfropfcopolymerisierten, mindestens zwei Polyethy­ len/Octen-Copolymeren mit Molekulargewichten Mw im Bereich von 40000 bis 180000 g/mol mit einer eingeprägten Orientierung und die durch Hydrolyse- und Kondensationsreaktionen über Si-O-Si-Brücken vernetzt sind.
2. Elastische Fäden, Folien, textile Flächengebilde und Hybridstrukturen nach An­ spruch 1, bei denen die Molekulargewichte Mw im Bereich von 50000 bis 170000 g/mol sind.
3. Verfahren zur Herstellung von elastischen Fäden, Folien, textilen Flächengebilden und Hybridstrukturen mit hohem Schrumpfvermögen bei niedrigen Temperaturen und hoher Temperaturstabilität entsprechend Anspruch 1, bei dem aus mindestens zwei Polyethylen/Octen-Copolymeren eine Mischung hergestellt wird, der vor und/oder während der Mischung Pfropfungs- und Vernetzungsagenzien zugegeben werden, die dadurch funktionalisierte Mischung thermoplastisch verarbeitet wird, dann die Formgebung durchgeführt wird, bei der Molekülorientierungen in die elastischen Fäden, Folien, textilen Flächengebilde und Hybridstrukturen eingeprägt werden und anschließend eine formfixierte Lagerung realisiert wird, bei der im wesentlichen die Vernetzung stattfindet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem vier verschiedene Polyethylen/Octen- Copolymere eingesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem ein Polyethylen/Octen-Copolymer mit einem Molekulargewicht Mw = 90000 g/mol (Engage 8200) und/oder ein Polyethy­ len/Octen-Copolymer mit einem Molekulargewicht Mw = 72900 g/mol (Engage 8411) und/oder ein Polyethylen/Octen-Copolymer mit einem Molekulargewicht Mw = 48 000 g/mol (Engage 8400) und/oder ein Polyethylen/Octen-Copolymer mit einem Mo­ lekulargewicht Mw = 46000 g/mol (Engage 8401) eingesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem zwei Polyethylen/Octen-Copolymere im Be­ reich von 35-65 Masse-% bis 65-35 Masse-% eingesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem 0,01-2 phr eines Vinylmonomeren zugege­ ben werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem 0,01-2 phr monomeres Styrol zugegeben werden.
9. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Steuerung der Höhe der Viskosität über das Mischungsverhältnis der Ausgangsstoffe bezüglich ihrer Molekulargewichte durchgeführt wird, wobei mit niedrigeren Molekulargewichten die Viskosität sinkt.
10. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Steuerung der Einprägung der Mole­ külorientierungen durch die Variation des Streckverhältnisses durchgeführt wird, wo­ bei ein höheres Streckverhältnis zu einer höheren molekularen Orientierung des Materials führt.
11. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Schmelze eine Menge von ≦ 0,04 phr eines Katalysators zugegeben wird.
12. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Vernetzung der funktionalisierten Mate­ rialien durch eine wasserhaltige Spinnpräparation initiiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem zur Beschleunigung der Vernetzung der wasserhaltigen Spinnpräparation ein Katalysator in einer Menge von ≦ 3 Masse-% zu­ gegeben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 13, bei dem als Katalysator Dibutylzinndilaurat zugegeben wird.
15. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Mischung der Ausgangsstoffe mit oder ohne Zugabe weiterer Stoffe und ihre thermoplastische Verarbeitung in einem Ver­ fahrensschritt durchgeführt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei der das einstufige Verfahren in einem Doppel­ schneckenextruder durchgeführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die erfindungsgemäßen elastischen Fäden, Folien oder textilen Flächengebilde mit Fäden, Folien oder textilen Flächengebilden aus anderen, für eine Faden- oder Flächenherstellung benutzten Materialien zu Hy­ bridstrukturen verarbeitet werden.
DE1998123142 1998-05-23 1998-05-23 Elastische Fäden, Folien, textile Flächengebilde und Hybridstrukturen mit hohem Schrumpfvermögen bei niedrigen Temperaturen und hoher Temperaturstabilität und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired - Fee Related DE19823142C2 (de)

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Title
N. Rose, P. Bailey und S. Ohlsen in Kunststoffe 87(1997) S. 1374-1378 *

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