WO2000022956A1 - Utilization of biodegradable polyesters for producing bristles - Google Patents

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WO2000022956A1
WO2000022956A1 PCT/EP1999/007681 EP9907681W WO0022956A1 WO 2000022956 A1 WO2000022956 A1 WO 2000022956A1 EP 9907681 W EP9907681 W EP 9907681W WO 0022956 A1 WO0022956 A1 WO 0022956A1
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bristles
acid
mixtures
integer
mol
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PCT/EP1999/007681
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Inventor
Uwe Witt
Gabriel Skupin
Günther WORF
Original Assignee
Basf Aktiengesellschaft
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A46BRUSHWARE
    • A46DMANUFACTURE OF BRUSHES
    • A46D1/00Bristles; Selection of materials for bristles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/16Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C08G63/18Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
    • C08G63/199Acids or hydroxy compounds containing cycloaliphatic rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/44Polyester-amides
    • DTEXTILES; PAPER
    • 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
    • D01F6/78Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products
    • D01F6/84Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products from copolyesters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/66Polyesters containing oxygen in the form of ether groups
    • C08G63/668Polyesters containing oxygen in the form of ether groups derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/672Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds

Definitions

  • the present invention relates to the use of biodegradable polyesters for the production of bristles.
  • the invention relates to bristles made of biodegradable polyester.
  • biodegradable polyesters can be spun into threads or yarns and that these can in turn be processed into fibers.
  • Bristles such as used for brooms, brushes or brushes are traditionally made from animal hair such as horsehair or pig bristles.
  • Pig bristle brushes have the disadvantage of losing their rigidity when they come into contact with water-based paints.
  • Horsehair bristles are too soft for many applications.
  • Another disadvantage of natural bristles is that the bristles are relatively difficult to attach to their respective carrier and run out during use.
  • Bristles made of plastics primarily polyamides or non-biodegradable polyesters such as polybutylene terephthalate have been developed.
  • brooms, brushes or paintbrushes in the broadest sense belong to disposable products, so that these synthetic products are in need of improvement with regard to the environmental aspect.
  • the known synthetic bristles can also be improved with regard to their usage properties, including the connection to the respective carrier.
  • the object of the present invention was therefore to provide a material for the production of bristles which enables the bristles to be connected as well as possible to the respective carrier and pollutes the environment as little as possible. Furthermore, the toughness and rigidity of the bristles thus obtained should be able to be adapted to the particular application. Bristles that are to be used for rinsing processes should absorb as little water as possible and be resistant to detergents. Another task was to provide bristles which have high tear and abrasion resistance, have good elastic recovery properties and have a good ability to straighten up after being subjected to buckling. The task is accomplished through the use of biodegradable polyesters to make bristles.
  • the polyesters which can be used according to the invention are biodegradable. In general, this means that the polyesters or the bristles produced therefrom disintegrate in a reasonable and demonstrable period of time.
  • the degradation takes place, for example, hydrolytically and / or oxidatively, for the most part through the action of microorganisms such as bacteria, yeast, fungi and algae.
  • Biodegradability can be determined, for example, by mixing samples with compost and storing them for a certain time. For example, compost ripened according to ASTM D 5338 is flowed through with composting with C0 2 -free air and subjected to a defined temperature program.
  • the ratio of the net C0 2 release of the sample (after deducting the C0 release by the compost without sample) to the maximum C0 2 release of the sample (calculated from the carbon content of the sample) is defined as biodegradability. Bristles made from the biodegradable polyesters generally show clear signs of degradation, such as fungal growth, cracking and pitting, after only a few days of storage in the compost.
  • Polymeric reaction products of lactic acid can be used as biodegradable polymers according to the invention. These are known per se or can be produced by processes known per se.
  • copolymers or block copolymers based on lactic acid and other monomers can also be used.
  • Linear polylactides are mostly used.
  • branched lactic acid polymers can also be used.
  • multifunctional acids or alcohols can serve as branching agents.
  • Polylactides can be mentioned by way of example, which essentially consist of lactic acid or its C 1 -C 4 -alkyl esters or mixtures thereof and at least one aliphatic C 4 - to Cio-dicarboxylic acid and at least one C 3 - to Cir-alkanol with three to five Hydroxy groups are available.
  • biodegradable polymers from which the bristles can be obtained are also aliphatic polyesters. These include homopolymers of aliphatic hydroxycarboxylic acids or lactones but also copolymers or block copolymers of different hydroxycarboxylic acids or lactones or mixtures thereof. These aliphatic polyesters can also contain diols and / or isocyanates as building blocks. In addition, the aliphatic polyesters can also contain building blocks that differ from trifunctional or multifunctional compounds such as epoxides, acids or
  • the latter blocks can be individually or can several of them or together with the diols and / or isocyanates can be contained in the aliphatic polyesters.
  • the aliphatic polyesters generally have molecular weights (number average) in the range from 10,000 to 100,000 g / mol.
  • Polycaprolactone is one of the particularly preferred aliphatic polyesters.
  • Poly-3-hydroxybutanoic acid esters and copolymers of 3-hydroxybutanoic acid or their mixtures with 4-hydroxybutanoic acid and 3-hydroxyvaleric acid, in particular a weight fraction of up to 30, preferably up to 20,% by weight of the latter acid are particularly preferred aliphatic polyester.
  • Suitable polymers of this type also include those with an R-stereospecific configuration as known from WO 96/09402.
  • Polyhydroxybutanoic acid esters or their copolymers can be produced microbially. Methods for the production from various bacteria and fungi are e.g. Chem Tech. Lab. 39, 1112-1124 (1991), a method for producing sterospecific polymers is known from WO 96/09402.
  • Hydroxycarboxylic acids or lactones their mixtures, oligomers or polymers are used.
  • aliphatic polyesters are those which are composed of aliphatic or cycloaliphatic dicarboxylic acids or their mixtures and aliphatic or cycloaliphatic diols or their mixtures. According to the invention, both statistical and block copolymers can be used.
  • the aliphatic dicarboxylic acids suitable according to the invention generally have 2 to 10 carbon atoms, preferably 4 to 6 carbon atoms. They can be both linear and branched.
  • the cycloaliphatic dicarboxylic acids which can be used in the context of the present invention are generally those having 7 to 10 carbon atoms and in particular those having 8 carbon atoms. In principle, however, dicarboxylic acids with a larger number of carbon atoms, for example with up to 30 carbon atoms, can also be used.
  • Examples include: malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid,vestic acid, sebacic acid, fumaric acid, 2, 2-dimethylglutaric acid, suberic acid, 1,3-cyclo- pentanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, diglycolic acid, itaconic acid, maleic acid and 2,5-norbornanedicarboxylic acid, among which adipic acid is preferred.
  • ester-forming derivatives of the abovementioned aliphatic or cycloaliphatic dicarboxylic acids are in particular the di-Ci to C ⁇ -alkyl esters, such as methyl, diethyl, di-n-propyl, di-isopropyl, di-n-butyl , Di-iso-butyl, di-t-butyl, di-n-pentyl, di-iso-pentyl or di-n-hexyl esters.
  • Anhydrides of the dicarboxylic acids can also be used.
  • the dicarboxylic acids or their ester-forming derivatives can be used individually or as a mixture of two or more thereof.
  • Suitable aliphatic polyesters are aliphatic copolyesters as described in WO 94/14870, in particular aliphatic copolyesters from succinic acid, its diesters or their mixtures with other aliphatic acids or diesters such as glutaric acid and butanediol or mixtures of this diol with ethylene glycol , Propanediol or hexanediol or mixtures thereof.
  • Aliphatic polyesters of this type generally have molecular weights (number average) in the range from 10,000 to 100,000 g / mol.
  • the aliphatic polyesters can be statistical or
  • Block copolyesters that contain other monomers.
  • the proportion of the other monomers is usually up to 10% by weight.
  • Preferred comonomers are hydroxcarboxylic acids or lactones or mixtures thereof.
  • Mixtures of two or more comonomers and / or further building blocks, such as epoxides or polyfunctional aliphatic or aromatic acids or polyfunctional alcohols, can of course also be used to prepare the aliphatic polyesters.
  • Partially aromatic polyesters are particularly preferably used for the production of the bristles. According to the invention, this also includes polyester derivatives such as polyether esters, polyester amides or polyether ester amides.
  • Suitable biodegradable partially aromatic polyesters include linear non-chain extended polyesters (WO 92/09654). To be favoured chain-extended and / or branched partially aromatic polyesters. The latter are known from the documents mentioned at the outset, WO 96/15173 to 15176, 21689 to 21692, 25446, 25448 or WO 98/12242, to which reference is expressly made. Mixtures of different partially aromatic polyesters are also possible, as are blends of partially aromatic polyesters.
  • the particularly preferred partially aromatic polyesters include polyesters, which are essential components
  • n 2, 3 or 4 and m is an integer from 2 to 250
  • G represents a radical which is selected from the group consisting of phenylene,
  • T is a radical which is selected from the group consisting of phenylene, - (CH 2 ) n -, where n is an integer Number from 1 to 12 denotes -C (R 2 ) H- and -C (R 2 ) HCH 2 , where R 2 represents methyl or ethyl,
  • R 3 represents hydrogen, C 1 -C 6 -alkyl, C 5 -C 8 cycloalkyl, unsubstituted or with C 1 -C 4 -alkyl groups up to triple-substituted phenyl or tetrahydrofuryl,
  • the acid component A of the preferred partially aromatic polyesters contains from 30 to 70, in particular from 40 to 60, mol% al and from 30 to 70, in particular from 40 to 60 mol% a2.
  • the aliphatic or cycloaliphatic acids and the corresponding derivatives al are those mentioned above.
  • Adipic acid or sebacic acid or their respective ester-forming derivatives or mixtures thereof are particularly preferably used.
  • Adipic acid or its ester-forming derivatives, such as its alkyl esters or mixtures thereof, are particularly preferably used.
  • Aromatic dicarboxylic acid a2 generally includes those with 8 to 12 carbon atoms and preferably those with 8 carbon atoms. Examples include terephthalic acid, isophthalic acid, 2, 6-naphthoic acid and 1, 5-naphthoic acid and ester-forming derivatives thereof.
  • the di-C 6 alkyl esters for example dimethyl, diethyl, di-n-propyl, di-iso-propyl, di-n-butyl, di-isobutyl, di-t- butyl, di-n-pentyl, di-iso-pentyl or di-n-hexyl esters.
  • the anhydrides of dicarboxylic acids a2 are also suitable ester-forming derivatives. In principle, however, aromatic dicarboxylic acids a2 with a larger number of carbon atoms, for example up to
  • aromatic dicarboxylic acids or their ester-forming derivatives a2 can be used individually or as a mixture of two or more thereof.
  • Terephthalic acid or its ester-forming derivatives such as dimethyl terephthalate are particularly preferably used.
  • the sulfonate group-containing compound used is usually an alkali metal or alkaline earth metal salt of a sulfonate group-containing dicarboxylic acid or its ester-forming derivatives, preferably alkali metal salts of 5-sulphoisophthalic acid or mixtures thereof, particularly preferably the sodium salt.
  • the acid component A contains from 40 to 60 mol% a1, from 40 to 60 mol% a2 and from 0 to 2 mol% a3. According to a further preferred embodiment, the acid component A contains from 40 to 59.9 mol% of al, from 40 to 59.9 mol% of a2 and from 0.1 to 1 mol% of a3, in particular from 40 to 59.8 mol% % al, from 40 to 59.8 mol% a2 and from 0.2 to 0.5 mol% a3.
  • the diols B are selected from branched or linear alkane diols having 2 to 12 carbon atoms, preferably 4 to 6 carbon atoms, or cycloalkane diols having 5 to 10 carbon atoms.
  • alkanediols examples include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 2,4-dimethyl-2-ethylhexane 1,3-diol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-2-isobutyl-1,3-propanediol, 2, 2,4-trimethyl-1,6-hexanediol, in particular ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol and 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (neopentyl glycol); Cyclopentanediol, 1,4-cyclohexanediol,
  • component A or component B can be used in excess.
  • the molar ratio of the components A to B used can be in the range from 0.4: 1 to 1.5: 1, preferably in the range from 0.6: 1 to 1.1: 1.
  • the molecular weight (M n ) of the polyethylene glycol is generally chosen in the range from 250 to 8000, preferably from 600 to 3000 g / mol.
  • the diols B and 0.2 to 85 for example from 15 to 98, preferably 60 to 99.5 mol% of the diols B and 0.2 to 85, preferably 0.5 to 30 mol% of the dihydroxy compounds cl, based on the molar amount of B and cl, can be used for the production of the partially aromatic polyester.
  • the hydroxycarbonic acid c2) used is: glycolic acid, D-, L-, D-, L-lactic acid, 6-hydroxyhexanoic acid, their cyclic derivatives such as glycolide (1,4-dioxane-2,5- dione), D-, L-dilactide (3, 6-dimethyl-l, 4-dioxan-2, 5-dione), p-hydroxybenzoic acid as well as their oligomers and polymers such as 3-polyhydroxybutyric acid, polyhydroxyvaleric acid, polylactide (for example, as EcoPLA ® (Fa. Cargill)), or a mixture of 3-polyhydroxybutyric acid and polyhydroxyvaleric acid (the latter is under the name Biopol ® by Zeneca), particularly preferred for the preparation of partially aromatic polyester low molecular weight and cyclic derivatives thereof.
  • their cyclic derivatives such as glycolide (1,4-dioxane-2,5- dione), D-, L-dilact
  • the hydroxycarboxylic acids can be used, for example, in amounts of from 0.01 to 50, preferably from 0.1 to 40,% by weight, based on the amount of A and B.
  • amino-C 2 -C 2 -alkanol or amino-Cs-Cio-cyloalkanol (component c3), which should also include 4-aminomethylcyclohexane-methanol
  • the diamino-Ci-Cs-alkane (component c4) used is preferably diamino-5 no-C 4 -C 6 -alkane such as 1,4-diminobutane, 1,5-diaminopentane and 1,6-diaminohexane (hexamethylenediamine, " HMD ").
  • the 2, 2 'bisoxazolines c5 of the general formula III are generally obtainable by the process from Angew. Chem. Int. Edit., Vol. 11 (1972), pp. 287-288.
  • bisoxazolines are 2, 2'-bis (2-oxazoline), bis (2-oxazolinyl) methane, 1, 2-bis (2-oxazolinyl) ethane, 1, 3-bis (2-oxazolinyDpropane or 1, 4 Bis (2-oxazolinyl) butane, in particular 1,4-bis (2-oxazoli-
  • nyDbenzene 1, 2-bis (2-oxazolinyl) benzene or 1, 3-bis (2-oxazoli - nyDbenzene.
  • the partially aromatic polyesters can be produced, for example, from 70 to 98 mol% of Bl to 30 mol% of c3 and 0.5 to 30 mol% of c4
  • Natural aminocarboxylic acids can be used as component c6. These include valine, leucine, isoleucine, threonine, methionine, phenylalanine, tryptophan, lysine, alanine, arginine, aspartic acid, cysteine, glutamic acid, glycine, histidine, proline,
  • Preferred aminocarboxylic acids of the general formulas IVa and IVb are those in which s is an integer from 1 to 1000 and t is an integer from 1 to 4, preferably 1 or 2 and T is selected from the group phenylene and - (CH 2 ) n -, where n is 1, 5 or 12.
  • c6 can also be a polyoxazoline of the general formula V.
  • C6 can also be a mixture of different aminocarboxylic acids and / or polyoxazolines.
  • c6 can be used in amounts of 0.01 to 50, preferably 0.1 to 40% by weight, based on the total amount of components A and B.
  • the compounds dl preferably contain three to ten functional groups which are capable of forming ester bonds. Particularly preferred compounds dl have three to six functional groups of this type in the molecule, in particular three to six hydroxyl groups and / or carboxyl groups. Examples include:
  • Trimethylolpropane trimethylolethane
  • the compounds dl are generally used in amounts of 0.01 to 5, preferably 0.05 to 4 mol%, based on component A.
  • isocyanates One or a mixture of different isocyanates is used as component d2.
  • aromatic or aliphatic diisocyanates can be used.
  • higher functional isocyanates can also be used.
  • an aromatic diisocyanate d2 is primarily
  • 2,2'-, 2,4'- and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate are particularly preferred as component d2. In general, the latter diisocyanates are used as a mixture.
  • Tri (4-isocyanophenyD-methane) can also be used as the trinuclear isocyanate d2.
  • the multinuclear aromatic diisocyanates are obtained, for example, from the production of mono- or dinuclear diisocyanates.
  • component d2 can also contain urethione groups, for example for capping the isocyanate groups.
  • the preferred isocyanurates include the aliphatic isocyanurates, such as isocyanurates, which are derived from alkylene diisocyanates or cycloalkylene diisocyanates having 2 to 20 carbon atoms, preferably 3 to 12 carbon atoms, e.g. Isophorone diisocyanate.
  • the alkylene diisocyanates can be linear or branched. Diisocyanurates based on n-hexamethylene diisocyanate are particularly preferred.
  • component d2 is used in amounts of 0.01 to 5, preferably 0.05 to 4, mol%, based on the sum of the molar amounts of A and B.
  • divinyl ether d3 all customary and commercially available divinyl ethers can be used as the divinyl ether d3.
  • 1,4-butanediol divinyl ether, 1,6-hexanediol divinyl ether or 1,4-cyclohexanedimethanol divinyl ether or mixtures thereof are preferably used.
  • the divinyl ethers are preferably used in amounts of from 0.01 to 5, in particular from 0.2 to 4, by weight, based on the total weight of A and B.
  • Examples of preferred partially aromatic polyesters are based on the following components
  • the partially aromatic polyesters are based on A, B, c3, c4, c5 or A, B, dl, c3, c5.
  • the production of the partially aromatic polyesters is known per se or can be carried out according to methods known per se.
  • the preferred partially aromatic polyesters are characterized by a molecular weight (Mn) in the range from 5000 to 50,000, in particular in the range from 10,000 to 40,000 g / mol, with a viscosity number in the range from 50 to 400, in particular in the range from 100 to 300 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol; weight ratio 50/50, at a concentration of 0.5% by weight polymer and a temperature of 25 ° C.) and a melting point in the range from 60 to 170, preferably in the range from 80 to 150 ° C.
  • Mn molecular weight
  • the biodegradable polymers can contain additives which can be incorporated in any stage or subsequently, for example into a melt of the biodegradable polymers, during the polymerization process.
  • Stabilizers e.g. Erucic acid amide or beeswax
  • antiblocking agents such as silicon dioxide, chalk or talc, preferably called fine talc
  • nucleating agents dyes or fillers.
  • additives Based on the biodegradable polymers, from 0 to 80% by weight of additives can be added. Suitable additives are, for example, carbon black, lignin powder, iron oxides, clay minerals, ores, calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate and titanium dioxide, stabilizers such as tocopherol (vitamin E), organic phosphorus compounds, mono-, di- and polyphenols, hydroquinones, diarylamines , Thioether. Talc, for example, can be used as the nucleating agent.
  • Lubricants and mold release agents based on hydrocarbons, fatty alcohols, higher carboxylic acids, metal salts of higher carboxylic acids such as calcium or zinc stearate, or montan waxes could also be included as additives.
  • Such stabilizers etc. are described in detail in Kunststoff-Handbuch, Vol. 3/1, Carl Hanser Verlag, Kunststoff, 1992, pp. 24 to 28.
  • bristles of various lengths and thicknesses can be made from the biodegradable polymers.
  • the bristles according to the invention have a thickness of 0.001 to 5 mm, for example 0.005 to 4 mm, preferably 0.01 to 3 mm.
  • the bristles are no longer than about 20 cm, preferably no longer than 15 cm.
  • the bristles can be very short, for example up to 1 or 0.5 cm or even shorter.
  • the bristles according to the invention can have a round profile, but can also be flattened, for example.
  • the cross section of the bristles can be made uniform. However, it is also possible for the bristles to have a tapering cross section.
  • Bristles according to the invention can have a full profile or be hollow, for example have a trilobal or quadrilobal cross section.
  • the bristles can be produced from the granulate. However, they can also be produced directly from the polycondensation melt.
  • the biodegradable polymers are first melted in suitable units like a screw press. The melt is then conveyed over conveyor elements that ensure the most uniform possible transport, e.g. a gear or measuring pump conveyed to the spinning device. Overpressure can be applied at the same time.
  • a sieve filter can be connected upstream of the spinning device.
  • the spinning device contains at least one spinneret plate with bores, the width of which corresponds to the desired bristle diameter.
  • the bristle strands are then cooled, for example by ambient air, an air shower and / or water.
  • the cross section of the bristles or the crystallization of the biodegradable polyester can be influenced. If one starts directly from the melt, there is no melting process. It may be necessary to later extract the low molecular weight portions from the bristle strands.
  • the bristle strands are generally stretched before they are divided into the desired length.
  • the biodegradable polymers are stretched above the glass transition temperature or below their crystallite melting temperatures.
  • the stretching process can be carried out in one or more steps.
  • the ratio of the take-off speeds of the last to the first pair of rollers indicates the degree of longitudinal orientation.
  • the bristle strands can be heat-set with heated rollers or with hot air (approx. 75 to 150 ° C, preferably 100 to 120 ° C).
  • the bristle strands are guided, for example, via rollers through a closed container with a temperature-controlled air flow or steam flow.
  • the residence time is usually 1 to 20 s, preferably 2 to 5 s.
  • the bristles can be surface-treated using standard methods.
  • the polarity of the surface can be changed by corona, flame or plasma treatment or treatment with oxidative, deposits or deposits, so that the bristles can adhere more or less to surfaces, for example.
  • the surface of the bristles is very smooth without pretreatment.
  • the softness of the bristles can be influenced on the one hand by the structure of the underlying biodegradable polymers, on the other hand it is possible to use soft bristles by adding waxes, e.g. Beeswax.
  • the bristles according to the invention are particularly suitable for the production of articles which contain bristles and which are thrown away after use or whose bristle carrier is replaced.
  • the bristles according to the invention can be in the form of hygiene articles such as toothbrushes, hand brushes, hairbrushes, massage brushes, nail polish brushes, toilet brushes or for rinsing processes such as rinsing brushes in the household and in industry such as for washing systems for beer, juice, mineral water, milk or yoghurt glasses, for other sti e g R agreement brushes such as shoe shine brushes, scrubbers, Kehrbe ⁇ sen, vacuum cleaner brushes, cleaning brushes, brush dust but also for other nassembles processede A in the form of brushes or wallpaper Pin ⁇ sel for painting or artist needs to be used.
  • the entire article can be made up of biodegradable polymers.
  • the bristles according to the invention are characterized in that they are biodegradable. Furthermore, their hardness is adjustable. They have high tensile strengths and have a low tendency to splice. They can be connected very well, preferably by gluing at elevated temperatures to a carrier, in particular a plastic carrier.
  • T he polyester was melted in the extruder and mixed with the ABLE in the T 1 stated amounts of erucic acid amide and Feintalkum ge ⁇ .
  • the melt was discharged through a nozzle at a melt temperature of 195 ° C. and cooled in a water bath. Closing at ⁇ the residual water of the bristle strands was vacuum ⁇ ent removed and the bristle strands set by slightly different rolling speeds under tension.
  • the bristle strands were stretched 1: 4 at a temperature of 90 ° C. and then relaxed at 120 ° C., showing a shrinkage of 7%.
  • the bristle strands were individually wound on a winding system and processed into bristles on separate systems.
  • the recovery ability was checked with the aid of a kink test in which the bristles were loaded in a testing device for a defined period of 5 minutes.
  • the test device consists of a hook, weighing 181 g, on two linked loops from the bristle batch to be tested
  • the values found 45 with a low talcum content for the bristles according to the invention are in the range of polyamide.
  • the recovery ability is adjustable and If the talc content is higher than that typically found for polyethylene terephthalate or polypropylene.
  • the bending stiffness was determined with a bending stiffness tester from Lorenzen-Wettre. One clamped bristle is moved against a measuring head, which measures the counterforce at a deformation angle of 30 °. From this, the bending stress is calculated over the diameter, which is proportional to the bending stiffness. Each test was carried out 10 times.
  • the bristles according to the invention made of materials 1 and 2 are soft.

Abstract

The invention relates to the utilization of biodegradable polyesters for producing bristles, and to bristles comprised of biodegradable polymers.

Description

Verwendung biologisch abbaubarer Polyester zur Herstellung von Borsten Before Using biodegradable polyester for producing bristles
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung biologisch abbaubarer Polyester zur Herstellung von Borsten. Darüber hinaus betrifft die Erfindung Borsten aus biologisch abbaubaren Poly- estern.The present invention relates to the use of biodegradable polyesters for the production of bristles. In addition, the invention relates to bristles made of biodegradable polyester.
Es war beispielsweise aus der DE-Al 44 40 858 bekannt, daß sich biologisch abbaubare Polyester zu Fäden oder Garnen verspinnen lassen und diese wiederum zu Fasern verarbeitet werden können.It was known, for example from DE-Al 44 40 858, that biodegradable polyesters can be spun into threads or yarns and that these can in turn be processed into fibers.
Borsten wie sie z.B. für Besen, Bürsten oder Pinsel verwendet werden, sind traditionell aus tierischen Haaren wie Roßhaar oder Schweineborsten gefertigt. Pinsel aus Schweineborsten haben den Nachteil, ihre Steifigkeit zu verlieren, wenn sie mit Farben auf Wasserbasis in Berührung kommen. Borsten aus Roßhaar sind für viele Anwendungen zu weich. Ein weiterer Nachteil natürlicher Borsten liegt darin, daß die Borsten sich nur verhältnismäßig schlecht an ihrem jeweiligen Träger befestigen lassen und beim Gebrauch ausgehen. Borsten aus Kunststoffen, vornehmlich Poly- amiden oder nicht biologisch abbaubaren Polyestern wie Polybuty- lentherephthalat wurden entwickelt. Zum einen zählen aber Besen, Bürsten oder Pinsel im weitesten Sinne zu WegwerfProdukten, so daß diese synthetischen Produkte hinsichtlich des Umweltaspektes verbesserungsbedürftig sind. Zum anderen sind die bekannten syn- thetischen Borsten auch in Bezug auf ihre Gebrauchseigenschaften, darunter die Anbindung an den jeweiligen Träger, noch zu verbessern.Bristles such as used for brooms, brushes or brushes are traditionally made from animal hair such as horsehair or pig bristles. Pig bristle brushes have the disadvantage of losing their rigidity when they come into contact with water-based paints. Horsehair bristles are too soft for many applications. Another disadvantage of natural bristles is that the bristles are relatively difficult to attach to their respective carrier and run out during use. Bristles made of plastics, primarily polyamides or non-biodegradable polyesters such as polybutylene terephthalate have been developed. On the one hand, however, brooms, brushes or paintbrushes in the broadest sense belong to disposable products, so that these synthetic products are in need of improvement with regard to the environmental aspect. On the other hand, the known synthetic bristles can also be improved with regard to their usage properties, including the connection to the respective carrier.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Material für die Herstellung von Borsten zur Verfügung zu stellen, das eine möglichst gute Anbindung der Borsten an den jeweiligen Träger ermöglicht und die Umwelt so wenig wie möglich belastet. Ferner sollten die so erhaltenen Borsten in ihrer Zähigkeit und Steifig- keit auf den jeweiligen Anwendungszweck angepaßt werden können. Borsten, die für Spülvorgänge eingesetzt werden sollen, sollten möglichst wenig Wasser aufnehmen und resistent gegen Waschmittel sein. Eine weitere Aufgabe war es, Borsten zur Verfügung zu stellen, die hohe Reiß- und Scheuerfestigkeiten aufweisen, ein gutes elastisches Erholungsvermögen und nach einer Knickbeanspruchung ein gutes Wiederaufrichtevermögen haben. Die Aufgabe wird durch die Verwendung von biologisch abbaubaren Polyestern zur Herstellung von Borsten erfüllt.The object of the present invention was therefore to provide a material for the production of bristles which enables the bristles to be connected as well as possible to the respective carrier and pollutes the environment as little as possible. Furthermore, the toughness and rigidity of the bristles thus obtained should be able to be adapted to the particular application. Bristles that are to be used for rinsing processes should absorb as little water as possible and be resistant to detergents. Another task was to provide bristles which have high tear and abrasion resistance, have good elastic recovery properties and have a good ability to straighten up after being subjected to buckling. The task is accomplished through the use of biodegradable polyesters to make bristles.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Polyester sind biologisch abbau- bar. Im allgemeinen bedeutet dies, daß die Polyester bzw. die daraus hergestellten Borsten in einer angemessenen und nachweisbaren Zeitspanne zerfallen. Der Abbau erfolgt dabei z.B. hydrolytisch und/oder oxidativ, zum überwiegenden Teil durch die Einwirkung von Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen, Pilzen und Algen. Die biologische Abbaubarkeit läßt sich z.B. dadurch bestimmen, daß Proben mit Kompost gemischt und für eine bestimmte Zeit gelagert werden. Beispielsweise wird gemäß ASTM D 5338 gereifter Kompost während des Kompostierens mit C02- freier Luft durchströmt und einen definierten Temperaturprogramm unterworfen. Als biologische Abbaubarkeit wird das Verhältnis der Netto-C02 -Freisetzung der Probe (nach Abzug der C0 -Freisetzung durch den Kompost ohne Probe) zur maximalen C02 -Freisetzung der Probe (berechnet aus dem Kohlenstoffgehalt der Probe) definiert. Borsten aus den biologisch abbaubaren Polyestern zeigen in der Regel schon nach weni- gen Tagen Lagerung im Kompost deutliche Abbauerscheinungen wie Pilzbewuchs, Riß- und Lochbildung.The polyesters which can be used according to the invention are biodegradable. In general, this means that the polyesters or the bristles produced therefrom disintegrate in a reasonable and demonstrable period of time. The degradation takes place, for example, hydrolytically and / or oxidatively, for the most part through the action of microorganisms such as bacteria, yeast, fungi and algae. Biodegradability can be determined, for example, by mixing samples with compost and storing them for a certain time. For example, compost ripened according to ASTM D 5338 is flowed through with composting with C0 2 -free air and subjected to a defined temperature program. The ratio of the net C0 2 release of the sample (after deducting the C0 release by the compost without sample) to the maximum C0 2 release of the sample (calculated from the carbon content of the sample) is defined as biodegradability. Bristles made from the biodegradable polyesters generally show clear signs of degradation, such as fungal growth, cracking and pitting, after only a few days of storage in the compost.
Polymere Umsetzungsprodukte der Milchsäure können als biologisch abbaubare Polymere erfindungsgemäß verwendet werden. Diese sind an sich bekannt oder können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. Neben Polylactid können auch Co- oder Block- copolymere auf der Basis von Milchsäure und weiteren Monomeren verwendet werden. Meist werden lineare Polylactide eingesetzt. Es können aber auch verzweigte Milchsäurepolymerisate verwendet wer- den. Als Verzweiger können z.B. mehrfunktionelle Säuren oder Alkohole dienen. Beispielhaft können Polylactide genannt werden, die im wesentlichen aus Milchsäure oder deren Cι~ bis C4-Alkyl- ester oder deren Mischungen sowie mindestens einer aliphatischen C4- bis Cio-Dicarbonsäure und mindestens einem C3- bis Cirj-Alkanol mit drei bis fünf Hydroxygruppen erhältlich sind.Polymeric reaction products of lactic acid can be used as biodegradable polymers according to the invention. These are known per se or can be produced by processes known per se. In addition to polylactide, copolymers or block copolymers based on lactic acid and other monomers can also be used. Linear polylactides are mostly used. However, branched lactic acid polymers can also be used. For example, multifunctional acids or alcohols can serve as branching agents. Polylactides can be mentioned by way of example, which essentially consist of lactic acid or its C 1 -C 4 -alkyl esters or mixtures thereof and at least one aliphatic C 4 - to Cio-dicarboxylic acid and at least one C 3 - to Cir-alkanol with three to five Hydroxy groups are available.
Beispiele biologisch abbaubarer Polymerer, aus denen die Borsten erhältlich sind, sind darüber hinaus aliphatische Polyester. Zu diesen zählen Homopolymere aliphatischer Hydroxycarbonsäuren oder Lactone aber auch Copolymere oder Blockcopolymere unterschiedlicher Hydroxycarbonsäuren oder Lactonen oder deren Mischungen. Diese aliphatischen Polyester können daneben als Bausteine Diole und/oder Isocyanate enthalten. Darüber hinaus können die aliphatischen Polyester auch Bausteine enthalten, die sich von tri- oder mehrfunktionellen Verbindungen wie Epoxiden, Säuren oderExamples of biodegradable polymers from which the bristles can be obtained are also aliphatic polyesters. These include homopolymers of aliphatic hydroxycarboxylic acids or lactones but also copolymers or block copolymers of different hydroxycarboxylic acids or lactones or mixtures thereof. These aliphatic polyesters can also contain diols and / or isocyanates as building blocks. In addition, the aliphatic polyesters can also contain building blocks that differ from trifunctional or multifunctional compounds such as epoxides, acids or
Triolen ableiten. Letzere Bausteine können einzeln oder es können mehrere davon oder auch zusammen mit den Diolen und/oder Isocya- nanten in den aliphatischen Polyestern enthalten sein.Derive triplets. The latter blocks can be individually or can several of them or together with the diols and / or isocyanates can be contained in the aliphatic polyesters.
Verfahren zur Herstellung aliphatischer Polyester sind dem Fachmann bekannt. Die aliphatischen Polyester weisen im allgemeinen Molekulargewichte (Zahlenmittelwert) im Bereich von 10 000 bis 100 000 g/mol auf.Methods for producing aliphatic polyesters are known to the person skilled in the art. The aliphatic polyesters generally have molecular weights (number average) in the range from 10,000 to 100,000 g / mol.
Zu den besonders bevorzugten aliphatischen Polyestern zählt Poly- caprolacton.Polycaprolactone is one of the particularly preferred aliphatic polyesters.
Poly-3-hydroxybutansäureester und Copolymere der 3-Hydroxyb tan- säure oder deren Mischungen mit der 4-Hydroxybutansäure und der 3-Hydroxyvaleriansäure, insbesondere einem Gewichtsanteil von bis zu 30, bevorzugt bis zu 20 Gew.- der letztgenannten Säure, sind besonders bevorzugte aliphatische Polyester. Zu den geeigneten Polymeren dieses Typs zählen auch die mit R-stereospezifischer Konfiguration wie sie aus der WO 96/09402 bekannt sind. Polyhy- droxybutansäureester oder deren Copolymeren können mikrobiell hergestellt werden. Verfahren zur Herstellung aus verschiedenen Bakterien und Pilzen sind z.B. den Nachr. Chem Tech. Lab. 39, 1112 - 1124 (1991) zu entnehmen, ein Verfahren zur Herstellung sterospezifischer Polymerer ist aus der WO 96/09402 bekannt.Poly-3-hydroxybutanoic acid esters and copolymers of 3-hydroxybutanoic acid or their mixtures with 4-hydroxybutanoic acid and 3-hydroxyvaleric acid, in particular a weight fraction of up to 30, preferably up to 20,% by weight of the latter acid are particularly preferred aliphatic polyester. Suitable polymers of this type also include those with an R-stereospecific configuration as known from WO 96/09402. Polyhydroxybutanoic acid esters or their copolymers can be produced microbially. Methods for the production from various bacteria and fungi are e.g. Chem Tech. Lab. 39, 1112-1124 (1991), a method for producing sterospecific polymers is known from WO 96/09402.
Des weiteren können auch Blockcopolymere aus den genanntenIn addition, block copolymers from the named
Hydroxycarbonsäuren oder Lactonen, deren Mischungen, Oligomeren oder Polymeren eingesetzt werden.Hydroxycarboxylic acids or lactones, their mixtures, oligomers or polymers are used.
Weitere aliphatische Polyester, sind solche, die aus aliphati- sehen oder cycloaliphatischen Dicarbonsäuren oder deren Mischungen und aliphatischen oder cycloaliphatischen Diolen oder deren Mischungen aufgebaut sind. Erfindungsgemäß können sowohl statistische als auch Blockcopolymere verwendet werden.Further aliphatic polyesters are those which are composed of aliphatic or cycloaliphatic dicarboxylic acids or their mixtures and aliphatic or cycloaliphatic diols or their mixtures. According to the invention, both statistical and block copolymers can be used.
Die erfindungsgemäß geeigneten aliphatischen Dicarbonsäuren haben im allgemeinen 2 bis 10 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 4 bis 6 Kohlenstoffatome. Sie können sowohl linear als auch verzweigt sein. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbaren cycloaliphatischen Dicarbonsäuren sind in der Regel solche mit 7 bis 10 Kohlenstoffatomen und insbesondere solche mit 8 Kohlenstoffatomen. Prinzipiell können jedoch auch Dicarbonsäuren mit einer größeren Anzahl an Kohlenstoffatomen, beispielsweise mit bis zu 30 Kohlenstoffatomen, eingesetzt werden.The aliphatic dicarboxylic acids suitable according to the invention generally have 2 to 10 carbon atoms, preferably 4 to 6 carbon atoms. They can be both linear and branched. The cycloaliphatic dicarboxylic acids which can be used in the context of the present invention are generally those having 7 to 10 carbon atoms and in particular those having 8 carbon atoms. In principle, however, dicarboxylic acids with a larger number of carbon atoms, for example with up to 30 carbon atoms, can also be used.
Beispielhaft zu nennen sind: Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutar- säure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Acelainsäure, Sebacinsäure, Fumarsäure, 2, 2-Dimethylglutarsäure, Suberinsäure, 1,3-Cyclo- pentandicarbonsäure, 1, 4-Cyclohexandicarbonsäure, 1,3-Cyclo- hexandicarbonsäure, Diglykolsäure, Itaconsäure, Maleinsäure und 2 , 5-Norbornandicarbonsäure, worunter Adipinsäure bevorzugt ist.Examples include: malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, acelaic acid, sebacic acid, fumaric acid, 2, 2-dimethylglutaric acid, suberic acid, 1,3-cyclo- pentanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, diglycolic acid, itaconic acid, maleic acid and 2,5-norbornanedicarboxylic acid, among which adipic acid is preferred.
Als esterbildende Derivate der oben genannten aliphatischen oder cycloaliphatischen Dicarbonsäuren, die ebenso verwendbar sind, sind insbesondere die Di-Ci- bis Cδ-Alkylester, wie Dirnethyl-, Diethyl-, Di-n-propyl, Di-isopropyl, Di-n-butyl, Di- iso-butyl, Di-t-butyl, Di-n-pentyl-, Di -iso-pentyl oder Di-n-he- xylester zu nennen. Anhydride der Dicarbonsäuren können ebenfalls eingesetzt werden.The ester-forming derivatives of the abovementioned aliphatic or cycloaliphatic dicarboxylic acids, which can also be used, are in particular the di-Ci to Cδ-alkyl esters, such as methyl, diethyl, di-n-propyl, di-isopropyl, di-n-butyl , Di-iso-butyl, di-t-butyl, di-n-pentyl, di-iso-pentyl or di-n-hexyl esters. Anhydrides of the dicarboxylic acids can also be used.
Dabei können die Dicarbonsäuren oder deren esterbildenden Deri- vate, einzeln oder als Gemisch aus zwei oder mehr davon eingesetzt werden.The dicarboxylic acids or their ester-forming derivatives can be used individually or as a mixture of two or more thereof.
Beispiele der in Betracht kommenden aliphatischen Polyester sind aliphatische Copolyester wie sie in der WO 94/14870 beschrieben sind, insbesondere aliphatische Copolyester aus Bernsteinsäure, dessen Diester oder deren Mischungen mit anderen aliphatischen Säuren bzw. Diestern wie Glutarsäure und Butandiol oder Mischungen aus diesem Diol mit Ethylenglycol, Propandiol oder Hexandiol oder deren Mischungen.Examples of the suitable aliphatic polyesters are aliphatic copolyesters as described in WO 94/14870, in particular aliphatic copolyesters from succinic acid, its diesters or their mixtures with other aliphatic acids or diesters such as glutaric acid and butanediol or mixtures of this diol with ethylene glycol , Propanediol or hexanediol or mixtures thereof.
Aliphatische Polyester dieser Art weisen im allgemeinen Molekulargewichte (Zahlenmittelwert) im Bereich von 10 000 bis 100 000 g/mol auf.Aliphatic polyesters of this type generally have molecular weights (number average) in the range from 10,000 to 100,000 g / mol.
Ebenso können die aliphatischen Polyester statistische oderLikewise, the aliphatic polyesters can be statistical or
Block-Copolyester sein, die weitere Monomere enthalten. Der Anteil der weiteren Monomeren beträgt in der Regel bis zu 10 Gew.-%. Bevorzugte Comonomere sind Hydroxcarbonsäuren oder Lactone oder deren Mischungen.Block copolyesters that contain other monomers. The proportion of the other monomers is usually up to 10% by weight. Preferred comonomers are hydroxcarboxylic acids or lactones or mixtures thereof.
Selbstverständlich können auch Mischungen aus zwei oder mehr Comonomeren und/oder weiteren Bausteinen, wie Epoxiden oder mehr- funktionellen aliphatischen oder aromatischen Säuren oder mehr- funktionellen Alkoholen zur Herstellung der aliphatischen Poly- ester eingesetzt werden.Mixtures of two or more comonomers and / or further building blocks, such as epoxides or polyfunctional aliphatic or aromatic acids or polyfunctional alcohols, can of course also be used to prepare the aliphatic polyesters.
Besonders bevorzugt werden für die Herstellung der Borsten teil- aromatische Polyester verwendet. Darunter sollen erfindungsgemäß auch Polyesterderivate verstanden werden wie Polyetherester, Polyesteramide oder Polyetheresteramide. Zu den geeigneten biologisch abbaubaren teilaromatischen Polyestern gehören lineare nicht kettenverlängerte Polyester (WO 92/09654) . Bevorzugt werden kettenverlängerte und/oder verzweigte teilaromatische Polyester. Letztere sind aus den eingangs genannten Schriften , WO 96/15173 bis 15176, 21689 bis 21692, 25446, 25448 oder der WO 98/12242, bekannt, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird. Mischungen unterschiedlicher teilaromatischer Polyester kommen ebenso in Betracht wie Blends von teilaromatischen Polyestern.Partially aromatic polyesters are particularly preferably used for the production of the bristles. According to the invention, this also includes polyester derivatives such as polyether esters, polyester amides or polyether ester amides. Suitable biodegradable partially aromatic polyesters include linear non-chain extended polyesters (WO 92/09654). To be favoured chain-extended and / or branched partially aromatic polyesters. The latter are known from the documents mentioned at the outset, WO 96/15173 to 15176, 21689 to 21692, 25446, 25448 or WO 98/12242, to which reference is expressly made. Mixtures of different partially aromatic polyesters are also possible, as are blends of partially aromatic polyesters.
Zu den besonders bevorzugten teilaromatischen Polyestern zählen Polyester, die als wesentliche KomponentenThe particularly preferred partially aromatic polyesters include polyesters, which are essential components
A) eine Säurekomponente ausA) an acid component
al) 30 bis 95 mol-% mindestens einer aliphatischen oder mindestens einer cycloaliphatischen Dicarbonsäure oder deren esterbildende Derivate oder Mischungen davonal) 30 to 95 mol% of at least one aliphatic or at least one cycloaliphatic dicarboxylic acid or its ester-forming derivatives or mixtures thereof
a2) 5 bis 70 mol% mindestens einer aromatischen Dicarbonsäure oder deren esterbildendem Derivat oder Mischungen davon unda2) 5 to 70 mol% of at least one aromatic dicarboxylic acid or its ester-forming derivative or mixtures thereof and
a3) 0 bis 5 mol% einer sulfonatgruppenhaltigen Verbindung,a3) 0 to 5 mol% of a compound containing sulfonate groups,
B) eine Diolkomponente ausgewählt aus mindestens einem C2-bisB) a diol component selected from at least one C 2 bis
Cι_-Alkandiol und mindestens einem C5- bis Cio-Cycloalkandiol oder Mischungen davonCι_-alkanediol and at least one C5 to Cio-cycloalkanediol or mixtures thereof
und gewünschtenfalls darüber hinaus eine oder mehrere Komponenten ausgewählt ausand, if desired, furthermore one or more components selected from
C) einer Komponente ausgewählt ausC) a component selected from
cl) mindestens einer Etherfunktionen enthaltenden Dihydroxy- verbindung der Formel Icl) at least one dihydroxy compound of the formula I containing ether functions
HO-[(CH2)n-0]m-H (I)HO - [(CH 2 ) n -0] m -H (I)
in der n für 2, 3 oder 4 und m für eine ganze Zahl von 2 bis 250 stehenwhere n is 2, 3 or 4 and m is an integer from 2 to 250
c2) mindestens einer Hydroxycarbonsäure oder Formel Ha oder Ilbc2) at least one hydroxycarboxylic acid or formula Ha or Ilb
HO-[ C(O) G 0— ]pH I— [-c(o) G 0— ] r-HO- [C (O) G 0—] p HI— [-c (o) G 0—] r -
(Ila) (Ilb) in der p eine ganze Zahl von 1 bis 1500 und r eine ganze(Ila) (Ilb) where p is an integer from 1 to 1500 and r is an integer
Zahl von 1 bis 4 bedeuten, und G für einen Rest steht, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Phenylen,Number from 1 to 4, and G represents a radical which is selected from the group consisting of phenylene,
-(CH )q-, wobei q eine ganze Zahl von 1 bis 5 bedeutet, -C(R)H- und -C(R)HCH2, wobei R für Methyl oder Ethyl steht- (CH) q -, where q is an integer from 1 to 5, -C (R) H- and -C (R) HCH 2 , where R is methyl or ethyl
c3) mindestens einem Amino-C - bis Cχ -alkanol oder mindestens einem Amino-Cs-bis Cιo~cycloalkanol oder Mischungen davonc3) at least one amino-C - to Cχ -alkanol or at least one amino-Cs to Cιo ~ cycloalkanol or mixtures thereof
c4) mindestens einem Diamino-Cχ-bis Cg-Alkanc4) at least one diamino-Cχ to Cg alkane
c5) mindestens einem 2, 2' -Bisoxazolins der allgemeinen Formel IIIc5) at least one 2, 2 'bisoxazoline of the general formula III
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
wobei R1 eine Einfachbindung, eine (CH ) Z-Alkylengruppe, mit z = 2, 3 oder 4, oder eine Phenylengruppe bedeutetwhere R 1 is a single bond, a (CH) Z alkylene group, with z = 2, 3 or 4, or a phenylene group
c6) mindestens einer Aminocarbonsäure ausgewählt aus derc6) at least one aminocarboxylic acid selected from the
Gruppe, bestehend aus den natürlichen Aminosäuren, Polyamiden mit einem Molekulargewicht von höchstens 18000g/ mol, erhältlich durhc Polykondensation einer Dicarbonsäure mit 4 bis 6 C-Atomen und einem Diamin mit 4 bis 10 C-Atomen, Verbindungen der Formeln IV a und IVbGroup consisting of the natural amino acids, polyamides with a molecular weight of at most 18000 g / mol, available through polycondensation of a dicarboxylic acid with 4 to 6 C atoms and a diamine with 4 to 10 C atoms, compounds of the formulas IV a and IVb
HO- [-C(O) -T-N(H) -]SH L[-C(0) -T-N(H) - ] t J (iva) (ιvb) HO- [-C (O) -TN (H) -] S H L [-C (0) -TN (H) -] t J (iva) (ιvb)
in der s eine ganze Zahl von 1 bis 1500 und t eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeuten, und T für einen Rest steht, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Phenylen, -(CH2)n-, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 12 bedeutet, -C(R2)H- und -C(R2)HCH2, wobei R2 für Methyl oder Ethyl steht,in which s is an integer from 1 to 1500 and t is an integer from 1 to 4, and T is a radical which is selected from the group consisting of phenylene, - (CH 2 ) n -, where n is an integer Number from 1 to 12 denotes -C (R 2 ) H- and -C (R 2 ) HCH 2 , where R 2 represents methyl or ethyl,
und Polyoxazolinen mit der wiederkehrenden Einheit V
Figure imgf000009_0001
and polyoxazolines with the repeating unit V
Figure imgf000009_0001
in der R3 für Wasserstoff, Cι-C6-Alkyl, C5-C8-Cycloalkyl, unsubstituierten oder mit Cι-C -Alkylgruppen bis zu dreifach substituiertes Phenyl oder für Tetrahydrofuryl steht,in which R 3 represents hydrogen, C 1 -C 6 -alkyl, C 5 -C 8 cycloalkyl, unsubstituted or with C 1 -C 4 -alkyl groups up to triple-substituted phenyl or tetrahydrofuryl,
oder Mischungen aus cl bis c6or mixtures of cl to c6
undand
D) einer Komponente ausgewählt ausD) a component selected from
dl) mindestens einer Verbindung mit mindestens drei zur Esterbildung befähigten Gruppen,dl) at least one compound with at least three groups capable of ester formation,
d2) mindestens eines Isocyantesd2) at least one isocyanate
d3) mindestens eines Divinylethersd3) at least one divinyl ether
oder Mischungen aus dl) bis d3) enthalten.or mixtures of dl) to d3).
Die Säurekomponente A der bevorzugten teilaromatischen Polyester enthält von 30 bis 70, insbesondere von 40 bis 60 mol% al und von 30 bis 70, insbesondere von 40 bis 60 mol% a2.The acid component A of the preferred partially aromatic polyesters contains from 30 to 70, in particular from 40 to 60, mol% al and from 30 to 70, in particular from 40 to 60 mol% a2.
Als aliphatische, bzw. cycloaliphatische Säuren und die entsprechenden Derivate al kommen die oben genannten in Betracht. Besonders bevorzugt wird Adipinsäure oder Sebacinsäure deren jeweiligen esterbildenden Derivate oder Mischungen davon eingesetzt. Besonders bevorzugt wird Adipinsäure oder deren esterbildende Derivate, wie deren Alkylester oder deren Mischungen eingesetzt.The aliphatic or cycloaliphatic acids and the corresponding derivatives al are those mentioned above. Adipic acid or sebacic acid or their respective ester-forming derivatives or mixtures thereof are particularly preferably used. Adipic acid or its ester-forming derivatives, such as its alkyl esters or mixtures thereof, are particularly preferably used.
Als aromatische Dicarbonsäure a2 sind im allgemeinen solche mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise solche mit 8 Kohlenstoffatomen zu nennen. Beispielhaft erwähnt seien Terephthal- säure, Isophthalsäure, 2, 6-Naphthoesäure und 1, 5-Naphthoesäure sowie esterbildende Derivate davon. Dabei sind insbesondere die Di-Cι-C6-Alkylester, z.B. Dimethyl-, Diethyl-, Di-n-propyl-, Di-iso-propyl, Di-n-butyl-, Di -iso-butyl, Di-t-butyl, Di-n-pen- tyl-, Di-iso-pentyl oder Di-n-hexylester zu nennen. Die Anhydride der Dicarbonsäuren a2 sind ebenso geeignete esterbildende Derivate. Prinzipiell können jedoch auch aromatische Dicarbonsäuren a2 mit einer größeren Anzahl an Kohlenstoffatomen, beispielsweise bis zuAromatic dicarboxylic acid a2 generally includes those with 8 to 12 carbon atoms and preferably those with 8 carbon atoms. Examples include terephthalic acid, isophthalic acid, 2, 6-naphthoic acid and 1, 5-naphthoic acid and ester-forming derivatives thereof. In particular, the di-C 6 alkyl esters, for example dimethyl, diethyl, di-n-propyl, di-iso-propyl, di-n-butyl, di-isobutyl, di-t- butyl, di-n-pentyl, di-iso-pentyl or di-n-hexyl esters. The anhydrides of dicarboxylic acids a2 are also suitable ester-forming derivatives. In principle, however, aromatic dicarboxylic acids a2 with a larger number of carbon atoms, for example up to
20 Kohlenstoffatomen, eingesetzt werden.20 carbon atoms can be used.
Die aromatischen Dicarbonsäuren oder deren esterbildende Derivate a2 können einzeln oder als Gemisch aus zwei oder mehr davon eingesetzt werden. Besonders bevorzugt wird Terephthalsäure oder deren esterbildende Derivate wie Dimethylterephthalat, verwendet.The aromatic dicarboxylic acids or their ester-forming derivatives a2 can be used individually or as a mixture of two or more thereof. Terephthalic acid or its ester-forming derivatives such as dimethyl terephthalate are particularly preferably used.
Als sulfonatgruppenhaltige Verbindung setzt man üblicherweise ein Alkali- oder Erdalkalimetallsalz einer sulfonatgruppenhaltigen Dicarbonsäure oder deren esterbildende Derivate ein, bevorzugt Alkalimetallsalze der 5-Sulphoisophthalsäure oder deren Mischungen, besonders bevorzugt das Natriumsalz.The sulfonate group-containing compound used is usually an alkali metal or alkaline earth metal salt of a sulfonate group-containing dicarboxylic acid or its ester-forming derivatives, preferably alkali metal salts of 5-sulphoisophthalic acid or mixtures thereof, particularly preferably the sodium salt.
Nach einer der bevorzugten Ausführungsformen enthält die Säure- komponente A von 40 bis 60 mol% al, von 40 bis 60 mol% a2 und von 0 bis 2 mol% a3. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Säurekomponente A von 40 bis 59,9 mol-% al, von 40 bis 59,9 mol- a2 und von 0,1 bis 1 mol-% a3 , insbesondere von 40 bis 59,8 mol-% al, von 40 bis 59,8 mol-% a2 und von 0,2 bis 0,5 mol-% a3.According to one of the preferred embodiments, the acid component A contains from 40 to 60 mol% a1, from 40 to 60 mol% a2 and from 0 to 2 mol% a3. According to a further preferred embodiment, the acid component A contains from 40 to 59.9 mol% of al, from 40 to 59.9 mol% of a2 and from 0.1 to 1 mol% of a3, in particular from 40 to 59.8 mol% % al, from 40 to 59.8 mol% a2 and from 0.2 to 0.5 mol% a3.
Im allgemeinen werden die Diole B unter verzweigten oder linearen Alkandiolen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 4 bis 6 Kohlenstoffatomen, oder Cycloalkandiolen mit 5 bis 10 Kohlenstoffatomen ausgewählt.In general, the diols B are selected from branched or linear alkane diols having 2 to 12 carbon atoms, preferably 4 to 6 carbon atoms, or cycloalkane diols having 5 to 10 carbon atoms.
Beispiele geeigneter Alkandiole sind Ethylenglykol, 1,2-Propan- diol, 1,3-Propandiol, 1, 2-Butandiol, 1, 4-Butandiol, 1,5-Pentan- diol, 2,4-Dimethyl-2-ethylhexan-l,3-diol, 2, 2-Dimethyl- 1,3-pro- pandiol, 2-Ethyl-2-butyl-l, 3-propandiol, 2-Ethyl-2-isobutyl- 1, 3-propandiol, 2, 2, 4-Trimethyl-l, 6-hexandiol, insbesondere Ethylenglykol, 1, 3-Propandiol, 1, 4-Butandiol und 2, 2-Dimethyl- 1, 3-propandiol (Neopentylglykol) ; Cyclopentandiol, 1,4-Cyclo- hexandiol, 1, 2-Cyclohexandimethanol, 1, 3-Cyclohexandimethanol, 1, 4-Cyclohexandimethanol oder 2,2,4, 4-Tetramethyl-l, 3-cyclobutan- diol . Es können auch Mischungen unterschiedlicher Alkandiole verwendet werden.Examples of suitable alkanediols are ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 2,4-dimethyl-2-ethylhexane 1,3-diol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-2-isobutyl-1,3-propanediol, 2, 2,4-trimethyl-1,6-hexanediol, in particular ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol and 2,2-dimethyl-1,3-propanediol (neopentyl glycol); Cyclopentanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol or 2,2,4,4-tetramethyl-l, 3-cyclobutanediol. Mixtures of different alkanediols can also be used.
Abhängig davon ob ein Überschuß an Säure- oder OH-Endgruppen gewünscht wird, kann entweder die Komponente A oder die Komponente B im Überschuß eingesetzt werden. Nach einer bevorzugten Aus- führungsform kann das Molverhältnis der eingesetzten Komponenten A zu B im Bereich von 0,4:1 bis 1,5:1, bevorzugt im Bereich von 0,6:1 bis 1,1:1 liegen. Neben den Komponenten A und B können die Polyester, aus denen dieDepending on whether an excess of acid or OH end groups is desired, either component A or component B can be used in excess. According to a preferred embodiment, the molar ratio of the components A to B used can be in the range from 0.4: 1 to 1.5: 1, preferably in the range from 0.6: 1 to 1.1: 1. In addition to components A and B, the polyester from which the
Borsten hergestellt sind, weitere Komponenten enthalten.Bristles are made to contain other components.
Als Dihydroxyverbindungen cl setzt man bevorzugt Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol und Poly- tetrahydrofuran (Poly-THF) , besonders bevorzugt Diethylenglykol, Triethylenglykol und Polyethylenglykol, ein, wobei man auch Mischungen davon oder Verbindungen, die unterschiedliche Variablen n aufweisen (siehe Formel I) , beispielsweise Polyethylen- glykol, das Propyleneinheiten (n = 3) enthält, beispielsweise erhältlich durch Polymerisation nach an sich bekannten Methoden von zuerst Ethylenoxid und anschließend mit Propylenoxid, besonders bevorzugt ein Polymer auf Basis von Polyethylenglykol, mit unterschiedlichen Variablen n, wobei Einheiten gebildet aus Ethylen- oxid überwiegen. Das Molekulargewicht (Mn) des Polyethylenglykols wählt man in der Regel im Bereich von 250 bis 8000, bevorzugt von 600 bis 3000 g/mol .The dihydroxy compounds cl used are preferably diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol and polytetrahydrofuran (poly-THF), particularly preferably diethylene glycol, triethylene glycol and polyethylene glycol, mixtures of these or compounds having different variables n also being used (see formula I ), for example polyethylene glycol, which contains propylene units (n = 3), for example obtainable by polymerization according to known methods of first ethylene oxide and then with propylene oxide, particularly preferably a polymer based on polyethylene glycol, with different variables n, units being formed predominate from ethylene oxide. The molecular weight (M n ) of the polyethylene glycol is generally chosen in the range from 250 to 8000, preferably from 600 to 3000 g / mol.
Nach einer der bevorzugten Ausführungsformen können beispiels- weise von 15 bis 98, bevorzugt 60 bis 99,5 mol% der Diole B und 0,2 bis 85, bevorzugt 0,5 bis 30 mol% der Dihydroxyverbindungen cl, bezogen auf die molare Menge von B und cl, für die Herstellung der teilaromatischen Polyester verwendet werden.According to one of the preferred embodiments, for example from 15 to 98, preferably 60 to 99.5 mol% of the diols B and 0.2 to 85, preferably 0.5 to 30 mol% of the dihydroxy compounds cl, based on the molar amount of B and cl, can be used for the production of the partially aromatic polyester.
In einer bevorzugten Ausführungsform setzt man als Hydroxycarbon- säure c2) ein: Glycolsäure, D-, L-, D,L-Milchsäure, 6-Hydroxyhe- xansäure, deren cyclische Derivate wie Glycolid (l,4-Dioxan-2, 5-dion) , D-, L-Dilactid (3, 6-dimethyl-l, 4- dioxan-2 , 5-dion) , p-Hydroxybenzoesäure sowie deren Oligomere und Polymere wie 3-Polyhydroxybuttersäure, Polyhydroxyvaleriansäure, Polylactid (beispielsweise als EcoPLA® (Fa. Cargill) erhältlich) sowie eine Mischung aus 3-Polyhydroxybuttersäure und Polyhydroxyvaleriansäure (letzteres ist unter dem Namen Biopol® von Zeneca erhältlich) , besonders bevorzugt für die Herstellung von teil- aromatischen Polyester die niedermolekularen und cyclischen Derivate davon.In a preferred embodiment, the hydroxycarbonic acid c2) used is: glycolic acid, D-, L-, D-, L-lactic acid, 6-hydroxyhexanoic acid, their cyclic derivatives such as glycolide (1,4-dioxane-2,5- dione), D-, L-dilactide (3, 6-dimethyl-l, 4-dioxan-2, 5-dione), p-hydroxybenzoic acid as well as their oligomers and polymers such as 3-polyhydroxybutyric acid, polyhydroxyvaleric acid, polylactide (for example, as EcoPLA ® (Fa. Cargill)), or a mixture of 3-polyhydroxybutyric acid and polyhydroxyvaleric acid (the latter is under the name Biopol ® by Zeneca), particularly preferred for the preparation of partially aromatic polyester low molecular weight and cyclic derivatives thereof.
Die Hydroxycarbonsäuren können beispielsweise in Mengen von 0,01 bis 50, bevorzugt von 0,1 bis 40 Gew.-% bezogen auf die Menge an A und B verwendet werden.The hydroxycarboxylic acids can be used, for example, in amounts of from 0.01 to 50, preferably from 0.1 to 40,% by weight, based on the amount of A and B.
Als Amino-C2-Cι2-alkanol oder Amino-Cs-Cio-cyloalkanol (Komponente c3), wobei hierunter auch 4-Aminomethylcyclohexanmethanol fallen soll, setzt man bevorzugt Amino-C-C6-alkanole wie 2-Aminoethanol, 3-Aminopropanol, 4-Aminobutanol, 5-Aminopentanol, 6-Aminohexanol sowie Amino-C5-C6-cyloalkanole wie Aminocyclopentanol und Aminocy- clohexanol oder Mischungen davon ein.As amino-C 2 -C 2 -alkanol or amino-Cs-Cio-cyloalkanol (component c3), which should also include 4-aminomethylcyclohexane-methanol, preference is given to amino-C-C6-alkanols such as 2-aminoethanol, 3-aminopropanol , 4-aminobutanol, 5-aminopentanol, 6-aminohexanol and amino-C 5 -C 6 -cycloalkanols such as aminocyclopentanol and aminocyclohexanol or mixtures thereof.
Als Diamino-Ci-Cs-alkan (Komponente c4) setzt man bevorzugt Diami- 5 no-C4-C6-alkane ein wie 1, 4-Diminobutan, 1, 5-Diaminopentan und 1, 6-Diaminohexan (Hexamethylendiamin, "HMD").The diamino-Ci-Cs-alkane (component c4) used is preferably diamino-5 no-C 4 -C 6 -alkane such as 1,4-diminobutane, 1,5-diaminopentane and 1,6-diaminohexane (hexamethylenediamine, " HMD ").
Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann von 0,5 bis 99,5, bevorzugt von 70 bis 98,0 mol% der Diolkomponente B, 0,5 bis 10 99,5, bevorzugt 0,5 bis 50 mol% c3 und von 0 bis 50, bevorzugt von 0 bis 35 mol% c4, bezogen auf die Molmenge von B, c3 und c4, für die Herstellung der teilaromatischen Polyester eingesetzt werden.According to a preferred embodiment, from 0.5 to 99.5, preferably from 70 to 98.0 mol% of the diol component B, 0.5 to 10 99.5, preferably 0.5 to 50 mol% c3 and from 0 to 50 , preferably from 0 to 35 mol% c4, based on the molar amount of B, c3 and c4, can be used for the preparation of the partially aromatic polyesters.
15 Die 2 , 2 ' -Bisoxazoline c5 der allgemeinen Formel III sind im allgemeinen erhältlich durch das Verfahren aus Angew. Chem. Int. Edit., Vol. 11 (1972), S. 287-288. Besonders bevorzugte Bisoxazoline sind solche, in denen R1 eine Einfachbindung, eine (CH2) q-Alkylengruppe, mit q = 2,3 oder 4 wie Methylen,15 The 2, 2 'bisoxazolines c5 of the general formula III are generally obtainable by the process from Angew. Chem. Int. Edit., Vol. 11 (1972), pp. 287-288. Particularly preferred bisoxazolines are those in which R 1 is a single bond, a (CH 2 ) q alkylene group with q = 2 , 3 or 4, such as methylene,
20 Ethan-1, 2-diyl, Propan-1, 3 -diyl, Propan-1, 2-diyl, oder eine Phenylengruppe bedeutet. Als besonders bevorzugte Bisoxazoline seien 2 , 2 ' -Bis (2-oxazolin) , Bis (2-oxazolinyl)methan, 1, 2-Bis (2 -oxazolinyl) ethan, 1, 3 -Bis (2 -oxazolinyDpropan oder 1, 4 -Bis (2-oxazolinyl)butan, insbesondere 1, 4 -Bis (2 -oxazoli-20 is ethane-1,2-diyl, propane-1,3-diyl, propane-1,2-diyl, or a phenylene group. Particularly preferred bisoxazolines are 2, 2'-bis (2-oxazoline), bis (2-oxazolinyl) methane, 1, 2-bis (2-oxazolinyl) ethane, 1, 3-bis (2-oxazolinyDpropane or 1, 4 Bis (2-oxazolinyl) butane, in particular 1,4-bis (2-oxazoli-
25 nyDbenzol, 1, 2 -Bis (2-oxazolinyl)benzol oder 1, 3 -Bis (2 -oxazoli - nyDbenzol genannt.25 called nyDbenzene, 1, 2-bis (2-oxazolinyl) benzene or 1, 3-bis (2-oxazoli - nyDbenzene.
Zur Herstellung der teilaromatischen Polyester können beispielsweise von 70 bis 98 mol% Bl bis 30 mol% c3 und 0,5 bis 30 mol% c4The partially aromatic polyesters can be produced, for example, from 70 to 98 mol% of Bl to 30 mol% of c3 and 0.5 to 30 mol% of c4
30 und 0,5 bis 30 mol% c5, jeweils bezogen auf die Summe der Molmengen der Komponenten Bl, c3 , c4 und c5, verwendet werden. Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist es möglich von 0,1 bis 5, bevorzugt 0,2 bis 4 Gew.-% c5, bezogen auf das Gesamtgewicht von A und B, einzusetzen.30 and 0.5 to 30 mol% c5, based in each case on the sum of the molar amounts of the components B1, c3, c4 and c5, can be used. According to another preferred embodiment, it is possible to use from 0.1 to 5, preferably 0.2 to 4% by weight of c5, based on the total weight of A and B.
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Als Komponente c6 können natürliche Aminocarbonsäuren verwendet werden. Zu diesen zählen Valin, Leucin, Isoleucin, Threonin, Methionin, Phenylalanin, Tryptophan, Lysin, Alanin, Arginin, As- partamsäure, Cystein, Glutaminsäure, Glycin, Histidin, Prolin,Natural aminocarboxylic acids can be used as component c6. These include valine, leucine, isoleucine, threonine, methionine, phenylalanine, tryptophan, lysine, alanine, arginine, aspartic acid, cysteine, glutamic acid, glycine, histidine, proline,
40 Serin, Tryosin, Asparagin oder Glutamin.40 serine, tryosine, asparagine or glutamine.
Bevorzugte Aminocarbonsäuren der, allgemeinen Formeln IVa und IVb sind die, worin s eine ganze Zahl von 1 bis 1000 und t eine ganze Zahl von 1 bis 4, bevorzugt 1 oder 2 bedeuten und T ausgewählt 45 ist aus der Gruppe Phenylen und -(CH2)n-, wobei n 1, 5 oder 12 bedeutet . Ferner kann c6 auch ein Polyoxazolin der allgemeinen Formel V sein. C6 kann aber auch eine Mischung unterschiedlicher Aminocarbonsäuren und/oder Polyoxazoline sein.Preferred aminocarboxylic acids of the general formulas IVa and IVb are those in which s is an integer from 1 to 1000 and t is an integer from 1 to 4, preferably 1 or 2 and T is selected from the group phenylene and - (CH 2 ) n -, where n is 1, 5 or 12. Furthermore, c6 can also be a polyoxazoline of the general formula V. C6 can also be a mixture of different aminocarboxylic acids and / or polyoxazolines.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann c6 in Mengen von 0,01 bis 50, bevorzugt von 0,1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponenten A und B, eingesetzt werden.According to a preferred embodiment, c6 can be used in amounts of 0.01 to 50, preferably 0.1 to 40% by weight, based on the total amount of components A and B.
Als weitere Komponenten, die optional zur Herstellung der teil- aromatischen Polyester eingesetzt werden können, zählenOther components that can optionally be used to produce the partially aromatic polyesters include
Verbindungen dl, die mindestens drei zur Esterbildung befähigte Gruppen enthalten.Compounds dl which contain at least three groups capable of ester formation.
Die Verbindungen dl enthalten bevorzugt drei bis zehn funktio- nelle Gruppen, welche zur Ausbildung von Esterbindungen fähig sind. Besonders bevorzugte Verbindungen dl haben drei bis sechs funktionelle Gruppen dieser Art im Molekül, insbesondere drei bis sechs Hydroxylgruppen und/oder Carboxylgruppen. Beispielhaft seien genannt:The compounds dl preferably contain three to ten functional groups which are capable of forming ester bonds. Particularly preferred compounds dl have three to six functional groups of this type in the molecule, in particular three to six hydroxyl groups and / or carboxyl groups. Examples include:
Weinsäure, Citronensäure, Äpfelsäure;Tartaric acid, citric acid, malic acid;
Trimethylolpropan, Trimethylolethan;Trimethylolpropane, trimethylolethane;
Pentaerythrit;Pentaerythritol;
Polyethertriole; Glycerin;Polyether triols; Glycerin;
Trimesinsäure;Trimesic acid;
Trimellitsäure, -anhydrid;Trimellitic acid, anhydride;
Pyromellitsäure, -dianhydrid undPyromellitic acid, dianhydride and
Hydroxyisophthalsäure .Hydroxyisophthalic acid.
Die Verbindungen dl werden in der Regel in Mengen von 0,01 bis 5, bevorzugt 0,05 bis 4 mol%, bezogen auf die Komponente A eingesetzt.The compounds dl are generally used in amounts of 0.01 to 5, preferably 0.05 to 4 mol%, based on component A.
Als Komponente d2 werden ein oder eine Mischung unterschiedlicher Isocyanate eingesetzt. So können aromatische oder aliphatische Diisocyanate eingesetzt werden. Es können aber auch höher funktionelle Isocyanate verwendet werden.One or a mixture of different isocyanates is used as component d2. For example, aromatic or aliphatic diisocyanates can be used. However, higher functional isocyanates can also be used.
Unter einem aromatischen Diisocyanat d2 werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung vor allemIn the context of the present invention, an aromatic diisocyanate d2 is primarily
Toluylen-2 , 4-diisocyanat, Toluylen-2 , 6-diisocyanat, 2,2' -Diphenylmethandiisocyanat, 2,4' -Diphenylmethandiisocyanat, 4,4' -Diphenylmethandiisocyanat, Naphthylen-1, 5-diisocyanat oder Xylylen-diisocyanat verstanden. Darunter werden 2,2'-, 2,4'- sowie 4, 4 ' -Diphenylmethandiisocyanat als Komponente d2 besonders bevorzugt. Im Allgemeinen werden letztere Diisocyanate als Mischung eingesetzt.Toluene-2,4-diisocyanate, toluene-2,6-diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, naphthylene-1, 5-diisocyanate or xylylene diisocyanate. Among them, 2,2'-, 2,4'- and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate are particularly preferred as component d2. In general, the latter diisocyanates are used as a mixture.
Als dreikerniges Isocyanat d2 kommt auch Tri (4-isocyanophe- nyDmethan in Betracht. Die mehrkernigen aromatischen Diisocyanate fallen beispielsweise bei der Herstellung von ein- oder zweikernigen Diisocyanaten an.Tri (4-isocyanophenyD-methane) can also be used as the trinuclear isocyanate d2. The multinuclear aromatic diisocyanates are obtained, for example, from the production of mono- or dinuclear diisocyanates.
In untergeordneten Mengen, z.B. bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente d2 , kann die Komponente d2 auch Urethiongruppen, beispielsweise zum Verkappen der Isocyanat- gruppen, enthalten.In minor quantities, e.g. Up to 5% by weight, based on the total weight of component d2, component d2 can also contain urethione groups, for example for capping the isocyanate groups.
Zu den bevorzugten Isocyanuraten zählen die aliphatischen Iso- cyanurate, wie Isocyanurate, die sich von Alkylendiisocyanaten oder Cycloalkylendiisocyanaten mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, z.B. Isophorondiisocyanat, ableiten. Dabei können die Alkylendiisocyanate sowohl linear als auch verzweigt sein. Besonders bevorzugt werden Diisocyanurate, die auf n-Hexamethylendiisocyanat basieren.The preferred isocyanurates include the aliphatic isocyanurates, such as isocyanurates, which are derived from alkylene diisocyanates or cycloalkylene diisocyanates having 2 to 20 carbon atoms, preferably 3 to 12 carbon atoms, e.g. Isophorone diisocyanate. The alkylene diisocyanates can be linear or branched. Diisocyanurates based on n-hexamethylene diisocyanate are particularly preferred.
Im allgemeinen wird die Komponente d2 in Mengen von 0,01 bis 5, bevorzugt 0,05 bis 4 mol.-% bezogen auf die Summe der Molmengen von A und B verwendet.In general, component d2 is used in amounts of 0.01 to 5, preferably 0.05 to 4, mol%, based on the sum of the molar amounts of A and B.
Als Divinylether d3 kann man im allgemeinen alle üblichen und kommerziell erhältlichen Divinylether einsetzen. Bevorzugt verwendet werden 1, 4-Butandiol-divinylether, 1, 6-Hexandiol-divi- nylether oder 1, 4-Cyclohexandimethanol-divinylether oder Mischungen davon.In general, all customary and commercially available divinyl ethers can be used as the divinyl ether d3. 1,4-butanediol divinyl ether, 1,6-hexanediol divinyl ether or 1,4-cyclohexanedimethanol divinyl ether or mixtures thereof are preferably used.
Bevorzugt werden die Divinylether in Mengen von 0,01 bis 5, insbesondere von 0,2 bis 4 Gew.- , bezogen auf das Gesamtgewicht von A und B, eingesetzt.The divinyl ethers are preferably used in amounts of from 0.01 to 5, in particular from 0.2 to 4, by weight, based on the total weight of A and B.
Beispiele bevorzugter teilaromatischer Polyester basieren auf den folgenden KomponentenExamples of preferred partially aromatic polyesters are based on the following components
A, B, dlA, B, dl
A, B, d2A, B, d2
A, B, dl, d2A, B, dl, d2
A, B, d3A, B, d3
A, B, cl A, B, cl, d3A, B, cl A, B, cl, d3
A, B, c3, c4A, B, c3, c4
A, B, c3, c4, c5 A, B , dl , c3 , c5A, B, c3, c4, c5 A, B, dl, c3, c5
A, B , c3 , d3A, B, c3, d3
A, B , c3 , dlA, B, c3, dl
A, B , cl , c3 , d3 A, B , c2A, B, cl, c3, d3 A, B, c2
Darunter sind teilaromatische Polyester, die auf A, B, dl oder A,These include partially aromatic polyesters based on A, B, dl or A,
B, d2 oder auf A, B, dl, d2 basieren, besonders bevorzugt. Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform basieren die teilaroma- tischen Polyester auf A, B, c3 , c4, c5 oder A, B, dl, c3, c5.B, d2 or based on A, B, dl, d2, particularly preferred. According to another preferred embodiment, the partially aromatic polyesters are based on A, B, c3, c4, c5 or A, B, dl, c3, c5.
Die Herstellung der teilaromatischen Polyester ist an sich bekannt oder kann nach an sich bekannten Methoden erfolgen.The production of the partially aromatic polyesters is known per se or can be carried out according to methods known per se.
Die bevorzugten teilaromatischen Polyester sind charakterisiert durch ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 5000 bis 50000, insbesondere im Bereich von 10000 bis 40000 g/mol, mit einer Viskositätszahl im Bereich von 50 bis 400, insbesondere im Bereich von 100 bis 300 g/ml ( gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol; Gew. -Verhältnis 50/50, bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Polymer und einer Temperatur von 25 °C) und einem Schmelzpunkt im Bereich von 60 bis 170, bevorzugt im Bereich von 80 bis 150°C.The preferred partially aromatic polyesters are characterized by a molecular weight (Mn) in the range from 5000 to 50,000, in particular in the range from 10,000 to 40,000 g / mol, with a viscosity number in the range from 50 to 400, in particular in the range from 100 to 300 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol; weight ratio 50/50, at a concentration of 0.5% by weight polymer and a temperature of 25 ° C.) and a melting point in the range from 60 to 170, preferably in the range from 80 to 150 ° C.
Die biologisch abbaubaren Polymeren können Zusatzstoffe enthal- ten, die man während des Polymerisationsvorganges in irgendeine Stufe oder nachträglich, beispielsweise in eine Schmelze der biologisch abbaubaren Polymeren einarbeiten kann. Beispielhaft werden Stabilisatoren, Neutralisationsmittel, Gleit- und Trennmittel, z.B. Erucasäureamid oder Bienenwachs, Antiblockmittel wie Siliziumdioxid, Kreide oder Talkum, bevorzugt Feintalkum, Nuke- lierungsmittel, Farbstoffe oder Füllstoffe genannt.The biodegradable polymers can contain additives which can be incorporated in any stage or subsequently, for example into a melt of the biodegradable polymers, during the polymerization process. Stabilizers, neutralizing agents, lubricants and release agents, e.g. Erucic acid amide or beeswax, antiblocking agents such as silicon dioxide, chalk or talc, preferably called fine talc, nucleating agents, dyes or fillers.
Bezogen auf die biologisch abbaubaren Polymere kann man von 0 bis 80 Gew.-% Zusatzstoffe zusetzen. Geeignete Zusatzstoffe sind bei- spielsweise Ruß, Ligninpulver, Eisenoxide, Tonmineralien, Erze, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Bariumsulfat und Titandioxid, Stabilisatoren wie Tocopherol (Vitamin E) , organische Phosphor- Verbindungen, Mono-, Di- und Polyphenole, Hydrochinone, Diaryla- mine, Thioether. Als Nukleierungsmittel kommt z.B. Talkum in Be- tracht . Gleit- und Formtrennmittel auf Basis von Kohlenwasserstoffen, Fettalkoholen, höheren Carbonsäuren, Metallsalzen höherer Carbonsäuren wie Calcium- oder Zinkstearat, oder Montanwachsen konnten auch als Zusatzstoffe enthalten sein. Solche Stabilisatoren etc. sind in Kunststoff-Handbuch, Bd. 3/1, Carl Hanser Verlag, München, 1992, S. 24 bis 28 ausführlich beschrieben. Prinzipiell können aus den biologisch abbaubaren Polymeren Borsten unterschiedlichster Länge und Dicke gefertigt werden. Im allgemeinen haben die erfindungsgemäßen Borsten jedoch eine Dicke von 0,001 bis 5 mm, beispielsweise von 0,005 bis 4 mm, bevorzugt von 0,01 bis 3 mm. In der Regel sind die Borsten nicht länger als etwa 20 cm, bevorzugt nicht länger als 15 cm. Die Borsten können je nach Anwendungsgebiet sehr kurz sein, beispielsweise bis 1 oder 0,5 cm oder noch kürzer sein.Based on the biodegradable polymers, from 0 to 80% by weight of additives can be added. Suitable additives are, for example, carbon black, lignin powder, iron oxides, clay minerals, ores, calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate and titanium dioxide, stabilizers such as tocopherol (vitamin E), organic phosphorus compounds, mono-, di- and polyphenols, hydroquinones, diarylamines , Thioether. Talc, for example, can be used as the nucleating agent. Lubricants and mold release agents based on hydrocarbons, fatty alcohols, higher carboxylic acids, metal salts of higher carboxylic acids such as calcium or zinc stearate, or montan waxes could also be included as additives. Such stabilizers etc. are described in detail in Kunststoff-Handbuch, Vol. 3/1, Carl Hanser Verlag, Munich, 1992, pp. 24 to 28. In principle, bristles of various lengths and thicknesses can be made from the biodegradable polymers. In general, however, the bristles according to the invention have a thickness of 0.001 to 5 mm, for example 0.005 to 4 mm, preferably 0.01 to 3 mm. As a rule, the bristles are no longer than about 20 cm, preferably no longer than 15 cm. Depending on the field of application, the bristles can be very short, for example up to 1 or 0.5 cm or even shorter.
Die erfindungsgemäßen Borsten können ein rundes Profil haben, aber beispielsweise auch abgeflacht sein. Der Querschnitt der Borsten kann gleichmäßig ausgestaltet sein. Es ist aber auch möglich, daß die Borsten einen sich verjüngenden Querschnitt aufweisen. Erfindungsgemäße Borsten können ein Vollprofil aufweisen oder hohl sein, beispielsweise einen trilobalen oder quadriloba- len Querschnitt haben.The bristles according to the invention can have a round profile, but can also be flattened, for example. The cross section of the bristles can be made uniform. However, it is also possible for the bristles to have a tapering cross section. Bristles according to the invention can have a full profile or be hollow, for example have a trilobal or quadrilobal cross section.
Die Herstellung von Borsten aus Kunststoffen ist ein allgemein bekanntes Verfahren. Beispielsweise können die Borsten aus dem Granulat erzeugt werden. Sie können aber auch direkt aus der Po- lykondensationschmelze hergestellt werden. Für die Herstellung der Borsten aus fester Form werden die biologisch abbaubaren Polymeren zunächst in geeigneten Aggregaten wie eine Schneckenpresse geschmolzen. Anschließend wird die Schmelze über Förder- elemente, die einen möglichst gleichmäßigen Transport gewährleisten, z.B. eine Zahnrad- oder Meßpumpe zu der Spinnvorrichtung gefördert. Dabei kann gleichzeitig Überdruck angewendet werden. Vor der Spinnvorrichtung kann ein Siebfilter geschaltet sein. In der Regel enthält die Spinnvorrichtung mindestens eine Spinndü- senplatte mit Bohrungen, deren Weite dem gewünschten Borstendurchmesser entspricht. Anschließend werden die Borstenstränge abgekühlt, beispielsweise durch Raumluft, eine Luftdusche und/ oder Wasser. Dabei kann je nach Abkühltemperatur der Querschnitt der Borsten oder die Kristallisation des biologisch abbaubaren Polyesters beeinflußt werden. Geht man direkt von der Schmelze aus, entfällt der Au schmelzvorgang. Gegebenenfalls müssen noch vorhandene niedermolekulare Anteile später aus den Borstensträngen extrahiert werden.The production of bristles from plastics is a generally known process. For example, the bristles can be produced from the granulate. However, they can also be produced directly from the polycondensation melt. For the production of the bristles from solid form, the biodegradable polymers are first melted in suitable units like a screw press. The melt is then conveyed over conveyor elements that ensure the most uniform possible transport, e.g. a gear or measuring pump conveyed to the spinning device. Overpressure can be applied at the same time. A sieve filter can be connected upstream of the spinning device. As a rule, the spinning device contains at least one spinneret plate with bores, the width of which corresponds to the desired bristle diameter. The bristle strands are then cooled, for example by ambient air, an air shower and / or water. Depending on the cooling temperature, the cross section of the bristles or the crystallization of the biodegradable polyester can be influenced. If one starts directly from the melt, there is no melting process. It may be necessary to later extract the low molecular weight portions from the bristle strands.
Um die Eigenschaften der Borsten , insbesondere die Reißfestigkeit und die Standzeit zu erhöhen, werden die Borstenstränge, bevor sie in die gewünschte Länge unterteilt werden, im allgemeinen verstreckt.In order to increase the properties of the bristles, in particular the tensile strength and the service life, the bristle strands are generally stretched before they are divided into the desired length.
In der Regel wird oberhalb der Glasübergangstemperatur bzw. unterhalb deren Kristallitschmelztemperaturen der biologisch abbau- baren Polymeren verstreckt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei Temperaturen im Bereich von 0 bis 100, insbesondere von 5 bis 95°C verstreckt. Der Reckvorgang kann in einem oder in mehreren Schritten erfolgen.As a rule, the biodegradable polymers are stretched above the glass transition temperature or below their crystallite melting temperatures. In a preferred embodiment is stretched at temperatures in the range from 0 to 100, in particular from 5 to 95 ° C. The stretching process can be carried out in one or more steps.
Dies kann man beispielsweise durch Führung über zwei, drei, fünf oder mehr Walzen mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit erreichen. Das Verhältnis der Abzugsgeschwindigkeiten des letzten zum ersten Walzenpaar gibt den Grad der Längsorientierung an.This can be achieved, for example, by guiding over two, three, five or more rollers with different speeds of rotation. The ratio of the take-off speeds of the last to the first pair of rollers indicates the degree of longitudinal orientation.
Um eine gute Reckbarkeit und reproduzierbare Kalibergenauigkeit (Durchmessergenauigkeit) zu erzielen, ist es jedoch vorteilhaft, die Borstenstränge nach der schmelzflüssigen Austragung aus der Düse des Extruders in einer ersten Stufe auf Temperaturen von 0 bis 25°C, vorzugsweise 3 bis 10°C abzukühlen und anschließend in einer zweiten Stufe auf Temperaturen von 30 bis 95°C, vorzugsweise 50 bis 80°C zu erwärmen und anschließend zu recken.In order to achieve good stretchability and reproducible caliber accuracy (diameter accuracy), however, it is advantageous to cool the bristle strands after the molten discharge from the extruder nozzle in a first stage to temperatures of 0 to 25 ° C., preferably 3 to 10 ° C. then heat in a second stage to temperatures of 30 to 95 ° C, preferably 50 to 80 ° C and then stretch.
Nach der Reckung können die Borstenstränge mit beheizten Walzen oder mit heißer Luft (ca. 75 bis 150°C, bevorzugt 100 bis 120°C) thermofixiert werden. Die Borstenstränge werden hierzu beispielsweise über Walzen durch einen geschlossenem Behälter mit temperiertem Luftstrom oder Dampfström hindurchgeführt. Die Verweil - zeit beträgt üblicherweise 1 bis 20 s, vorzugsweise 2 bis 5 s.After stretching, the bristle strands can be heat-set with heated rollers or with hot air (approx. 75 to 150 ° C, preferably 100 to 120 ° C). For this purpose, the bristle strands are guided, for example, via rollers through a closed container with a temperature-controlled air flow or steam flow. The residence time is usually 1 to 20 s, preferably 2 to 5 s.
Nach dem Reckvorgang können die Borsten mit gängigen Methoden oberflächenbehandelt werden. Durch Corona-, Flamm- oder Plasma - behandlung oder Behandlung mit oxidativ , an- oder ablagernden Stoffen kann die Polarität der Oberfläche geändert werden, so daß die Borsten beispielsweise mehr oder weniger an Oberflächen haf - ten können.After the stretching process, the bristles can be surface-treated using standard methods. The polarity of the surface can be changed by corona, flame or plasma treatment or treatment with oxidative, deposits or deposits, so that the bristles can adhere more or less to surfaces, for example.
Im allgemeinen ist die Oberfläche der Borsten ohne Vorbehandlung sehr glatt.In general, the surface of the bristles is very smooth without pretreatment.
Die Weichheit der Borsten läßt sich zum einen durch die Struktur der zugrunde liegenden biologisch abbaubaren Polymeren beeinflussen, zum anderen ist es möglich weiche Borsten durch Zugabe von Wachsen, z.B. Bienenwachs, herzustellen.The softness of the bristles can be influenced on the one hand by the structure of the underlying biodegradable polymers, on the other hand it is possible to use soft bristles by adding waxes, e.g. Beeswax.
Die erfindungsgemäßen Borsten eignen sich vor allem für die Herstellung von Gegenständen, die Borsten enthalten und die nach Gebrauch weggeworfen werden oder deren Borstenträger ausgetauscht wird. Die erfindungsgemäßen Borsten können in Form von Hygieneartikeln wie Zahnbürsten, Handbürsten, Haarbürsten, Massagebürsten, Nagellackpinsel, Toilettenbürsten oder für Spülvorgänge wie Spül- bürsten im Haushalt und der Industrie wie für Waschanlagen für Bier-, Saft-, Mineralwasser, Milch- oder Joghurtgläser, für son- stige Reinigungsbürsten wie Schuhputzbürsten, Schrubber, Kehrbe¬ sen, Staubsaugerbürsten, Reinigungspinsel, Staubpinsel aber auch für andere Anwendungszwecke in Form von Tapetenbürsten oder Pin¬ sel für Maler- oder Künstlerbedarf verwendet werden.The bristles according to the invention are particularly suitable for the production of articles which contain bristles and which are thrown away after use or whose bristle carrier is replaced. The bristles according to the invention can be in the form of hygiene articles such as toothbrushes, hand brushes, hairbrushes, massage brushes, nail polish brushes, toilet brushes or for rinsing processes such as rinsing brushes in the household and in industry such as for washing systems for beer, juice, mineral water, milk or yoghurt glasses, for other sti e g R agreement brushes such as shoe shine brushes, scrubbers, Kehrbe ¬ sen, vacuum cleaner brushes, cleaning brushes, brush dust but also for other nwendungszwecke A in the form of brushes or wallpaper Pin ¬ sel for painting or artist needs to be used.
Als Träger für die Borsten kommen unterschiedliche Kunststoffe oder Holz in Betracht. Nach einer besonders bevorzugten Aus- führungsform kann der gesamt Gegenstand aus biologisch abbaubaren Polymeren aufgebaut sein. A variety of plastics or wood can be used as a carrier for the bristles. According to a particularly preferred embodiment, the entire article can be made up of biodegradable polymers.
Die erfindungegemäßen Borsten zeichnen sich dadurch aus, daß sie biologisch abbaubar sind. Ferner ist ihre Härte einstellbar. Sie weisen hohe Reißfestigkeiten auf und haben eine geringe Neigung zu spleißen. Sie lassen sich sehr gut, bevorzugt durch verkleben bei erhöhten Temperaturen mit einem Träger, insbesondere einem Kunststoffträger, verbinden.The bristles according to the invention are characterized in that they are biodegradable. Furthermore, their hardness is adjustable. They have high tensile strengths and have a low tendency to splice. They can be connected very well, preferably by gluing at elevated temperatures to a carrier, in particular a plastic carrier.
BeispieleExamples
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Borsten wurde ein teil- aromatischer Polyester aus Terephthalsäure, Adipinsäure (Mol - Verhältnis 45:55), Butandiol, Hexamethylendiisocyanat und Glyce- rin mit einem Schmelzvolumenindex MVI von 5,5 cm3/10' (bestimmt gemäß ISO 1133, bei 190°C und einer Belastung von 2,16 kg) einge- setzt.(Mol - ra tio 45:55) for the manufacture of bristles according to the invention, a partially aromatic polyester of terephthalic acid, adipic acid, butanediol, hexamethylene diisocyanate and glycerol rin having a melt volume index MVI of 5.5 cm 3/10 '(measured according to ISO 1133 , at 190 ° C and a load of 2.16 kg).
Der Polyester wurde im Extruder geschmolzen und mit den in der Tabelle 1 angegebenen Mengen Erucasäureamid und Feintalkum ge¬ mischt. Die Schmelze wurde bei einer Massetemperatur von 195°C über eine Düse ausgetragen und in einem Wasserbad abgekühlt. An¬ schließend wurde das Restwasser der Borstenstränge im Vakuum ent¬ fernt und die Borstenstränge durch leicht unterschiedliche Walzengeschwindigkeiten unter Zugspannung gesetzt. Bei einer Temperatur von 90°C wurden die Borstenstränge im Verhältnis 1:4 gereckt und anschließend bei 120°C relaxiert, wobei sie einen Schrumpf von 7 % zeigten. Die Borstenstränge wurden auf einer Spulanlage einzeln gespult und auf seperaten Anlagen zu Borsten verarbeitet. T he polyester was melted in the extruder and mixed with the ABLE in the T 1 stated amounts of erucic acid amide and Feintalkum ge ¬. The melt was discharged through a nozzle at a melt temperature of 195 ° C. and cooled in a water bath. Closing at ¬ the residual water of the bristle strands was vacuum ¬ ent removed and the bristle strands set by slightly different rolling speeds under tension. The bristle strands were stretched 1: 4 at a temperature of 90 ° C. and then relaxed at 120 ° C., showing a shrinkage of 7%. The bristle strands were individually wound on a winding system and processed into bristles on separate systems.
Tabelle 1Table 1
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Anwendungs technische Prüfungen
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Application technical tests
1. Erholungsvermögen1. Recuperation
5 Das Erholungsvermögen wurde mit Hilfe eines Knicktests geprüft, bei dem die Borsten über eine definierte Zeit von 5 Minuten in einer PrüfVorrichtung belastet wurden. Die PrüfVorrichtung besteht aus einem Haken, an ein Gewicht von 181 g an zwei miteinander verketteten Schlaufen aus der zu prüfenden Borstencharge5 The recovery ability was checked with the aid of a kink test in which the bristles were loaded in a testing device for a defined period of 5 minutes. The test device consists of a hook, weighing 181 g, on two linked loops from the bristle batch to be tested
10 (0,3 mm Nenndurchmesser) gehängt wurden. Anschließend wurden die Schlaufen zur Prüfung des Erholungsvermögens aufgeschnitten und weitere 10 Minuten hängen gelassen. Danach wurden die Schlaufen auf eine Platte gelegt und mit einem Winkelmesser ausgemessen. Der Restöffnungswinkel der Schlaufe ist ein Maß für das Erho-10 (0.3 mm nominal diameter) were hung. The loops were then cut open to check the ability to recover and left to hang for a further 10 minutes. The loops were then placed on a plate and measured with a protractor. The remaining opening angle of the loop is a measure of the
15 lungsvermögen des Werkstoffs. Jede Prüfung wurde lOfach durchgeführt.15 ability of the material. Each test was carried out ten times.
Zum Vergleich wurden Borsten aus Polyamid unterschiedlicher Hersteller und unterschiedlicher Zusammensetzung (PA66, PA 610, PA 20 612) vermessen. Ferner wurde das Erholungsvermögen eines Polybu- tylenterephthalates (PBT) bestimmt. Die typischerweise erreichten Werte für Polyethylenterephthalatborsten (PET) und Borsten aus Polypropylen (PP) sind ebenfalls in der Tabelle 2 angegeben.For comparison, bristles made of polyamide from different manufacturers and different compositions (PA66, PA 610, PA 20 612) were measured. The recovery capacity of a polybutylene terephthalate (PBT) was also determined. The values typically achieved for polyethylene terephthalate bristles (PET) and bristles made of polypropylene (PP) are also shown in Table 2.
25 Tabelle 225 Table 2
Borstenmaterial Erholungsvermögen (trocken) zum Vergleich:Bristle material recovery (dry) for comparison:
30 PA 66 145,3° - 150,2° a) 30 PA 66 145.3 ° - 150.2 ° a )
PA 610 145,3°PA 610 145.3 °
PA 612 143,3°PA 612 143.3 °
PBT 139,4°PBT 139.4 °
PET 90° b>PET 90 ° b >
3535
PP 90° b> erfindungsgemäß :PP 90 ° b > according to the invention:
1 145,3°1 145.3 °
2 112,5°2 112.5 °
40 a> Es wurden fünf unterschiedliche Typen PA 66 untersucht b) typischer Wert40 a > Five different types of PA 66 were examined. B) Typical value
ie der Tabelle 2 zu entnehmen ist, liegen die gefundenen Werte 45 bei geringem Talkumanteil für die erfindungsgemäßen Borsten im Bereich von Polyamid. Das Erholungsvermögen ist einstellbar und liegt bei höherem Talkumanteil über den typischerweise für Poly- ethylenterephthalate oder Polypropylen gefundenen.As can be seen from Table 2, the values found 45 with a low talcum content for the bristles according to the invention are in the range of polyamide. The recovery ability is adjustable and If the talc content is higher than that typically found for polyethylene terephthalate or polypropylene.
2. Biegesteifigkeit2. Flexural rigidity
Die Biegesteifigkeit wurde mit einem Biegesteifigkeitεprüfgerät der Fa. Lorenzen-Wettre bestimmt. Dabei wird jeweils eine eingespannte Borste gegen einen Meßkopf gefahren, der die Gegenkraft bei einem Verformungswinkel von 30° mißt. Daraus wird über den Durchmesser die Biegespannung errechnet, die zur Biegesteifigkeit proportional ist. Jede Prüfung wurde 10 -fach durchgeführt.The bending stiffness was determined with a bending stiffness tester from Lorenzen-Wettre. One clamped bristle is moved against a measuring head, which measures the counterforce at a deformation angle of 30 °. From this, the bending stress is calculated over the diameter, which is proportional to the bending stiffness. Each test was carried out 10 times.
Tabelle 3Table 3
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Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, sind die erfindungsgemäßen Borsten aus den Materialien 1 und 2 weich. As can be seen from Table 3, the bristles according to the invention made of materials 1 and 2 are soft.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verwendung biologisch abbaubarer Polyester zur Herstellung von Borsten.1. Use of biodegradable polyester for the production of bristles.
2. Verwendung nach Anspruch 1, bei der die biologisch abbaubaren Polyester teilaromatische Polyester sind, enthaltend als wesentliche Komponenten2. Use according to claim 1, in which the biodegradable polyesters are partially aromatic polyesters containing as essential components
A) eine Säurekomponente ausA) an acid component
al) 30 bis 95 mol-% mindestens einer aliphatischen oder mindestens einer cycloaliphatischen Dicarbonsäure oder deren esterbildende Derivate oder Mischungen davonal) 30 to 95 mol% of at least one aliphatic or at least one cycloaliphatic dicarboxylic acid or its ester-forming derivatives or mixtures thereof
a2) 5 bis 70 mol% mindestens einer aromatischen Dicarbonsäure oder deren esterbildendem Derivat oder Mischungen davon unda2) 5 to 70 mol% of at least one aromatic dicarboxylic acid or its ester-forming derivative or mixtures thereof and
a3) 0 bis 5 mol% einer sulfonatgruppenhaltigen Verbindung,a3) 0 to 5 mol% of a compound containing sulfonate groups,
B) eine Diolkomponente ausgewählt aus mindestens einem C2-bis Cι -Alkandiol und mindestens einem C5- bis Cirj-Cycloalkandiol oder Mischungen davonB) a diol component selected from at least one C 2 -C 1 -alkanediol and at least one C 5 -Cirj-cycloalkanediol or mixtures thereof
und gewünschtenfalls darüber hinaus eine oder mehrere Kompo- nenten ausgewählt ausand, if desired, one or more components selected from
C) einer Komponente ausgewählt ausC) a component selected from
cl) mindestens einer Etherfunktionen enthaltenden Dihydroxyverbindung der Formel Icl) at least one dihydroxy compound of the formula I containing ether functions
HO-[(CH2)n-0]m-H (I)HO - [(CH 2 ) n -0] m -H (I)
in der n für 2, 3 oder 4 und m für eine ganze Zahl von 2 bis 250 stehen,in which n is 2, 3 or 4 and m is an integer from 2 to 250,
c2) mindestens einer Hydroxycarbonsäure oder Formel Ha oder Ilb HO—[ C (0) G 0— _H [-C(O) G 0— ]c2) at least one hydroxycarboxylic acid or formula Ha or Ilb HO— [C (0) G 0— _H [-C (O) G 0—]
[Ha) (Ilb) in der p eine ganze Zahl von 1 bis 1500 und r eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeuten, und G für einen Rest steht, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Phenylen, -(CH )q-, wobei q eine ganze Zahl von 1 bis 5 bedeutet, -C(R)H- und -C(R)HCH2, wobei R für Methyl oder Ethyl steht[Ha) (Ilb) in which p is an integer from 1 to 1500 and r is an integer from 1 to 4, and G represents a radical which is selected from the group consisting of phenylene, - (CH) q - , where q is an integer from 1 to 5, -C (R) H- and -C (R) HCH 2 , where R is methyl or ethyl
c3) mindestens einem Amino-C - bis Cι -alkanol oder mindestens einem Amino-Cs-bis Cio-cycloalkanol oder Mischungen davonc3) at least one amino-C - to -CC alkanol or at least one amino-Cs to Cio-cycloalkanol or mixtures thereof
c4) mindestens einem Diamino-Cχ- bis C8-Alkanc4) at least one diamino-Cχ to C 8 alkane
c5) mindestens einem 2 , 2 ' -Bisoxazolins der allgemeinen Formel IIIc5) at least one 2, 2 'bisoxazoline of the general formula III
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000022_0001
wobei R1 eine Einfachbindung, eine (CH2) Z-Alkylengruppe, mit z = 2, 3 oder 4, oder eine Phenylengruppe bedeutetwhere R 1 is a single bond, a (CH 2 ) Z alkylene group, with z = 2, 3 or 4, or a phenylene group
c6) mindestens einer Aminocarbonsäure ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus den natürlichen Aminosäuren, Polyamiden mit einem Molekulargewicht von höchstens 18000g/mol, erhältlich durch Polykondensation einer Dicarbonsäure mit 4 bis 6 C-Atomen und einem Diamin mit 4 bis 10 C-Atomen, Verbindungen der Formeln IV a und IVbc6) at least one aminocarboxylic acid selected from the group consisting of the natural amino acids, polyamides with a molecular weight of at most 18000 g / mol, obtainable by polycondensation of a dicarboxylic acid with 4 to 6 C atoms and a diamine with 4 to 10 C atoms, compounds of the formulas IV a and IVb
HO- [-C(O) -T-N(H) -]SH l-t-C(O) -T-N(H) - ] t-lHO- [-C (O) -TN (H) -] S H ltC (O) -TN (H) -] t -l
<IVa> (IVb)< IVa > (IVb)
in der s eine ganze Zahl von 1 bis 1500 und t eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeuten, und T für einen Rest steht, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Phenylen, -(CH )n-, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 12 bedeutet, -C(R2)H- und -C(R2)HCH2, wobei R2 für Methyl oder Ethyl steht,in which s is an integer from 1 to 1500 and t is an integer from 1 to 4, and T is a radical which is selected from the group consisting of phenylene, - (CH) n -, where n is an integer from 1 to 12 means -C (R 2 ) H- and -C (R 2 ) HCH 2 , where R 2 is methyl or ethyl,
und Polyoxazolinen mit der wiederkehrenden Einheit Vand polyoxazolines with the repeating unit V
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000023_0001
in der R3 für Wasserstoff, Cι-C6-Alkyl, C5-C8-Cycloalkyl, unsubstituierten oder mit Cι-C4-Alkylgruppen bis zu dreifach substituiertes Phenyl oder für Tetrahydrofuryl steht,in which R 3 represents hydrogen, C 1 -C 6 -alkyl, C 5 -C 8 cycloalkyl, unsubstituted or with C 1 -C 4 -alkyl groups up to triply substituted phenyl or tetrahydrofuryl,
oder Mischungen aus cl) bis c6)or mixtures of cl) to c6)
undand
D) einer Komponente ausgewählt ausD) a component selected from
dl) mindestens einer Verbindung mit mindestens drei zur Esterbildung befähigten Gruppen,dl) at least one compound with at least three groups capable of ester formation,
d2) mindestens eines Isocyantesd2) at least one isocyanate
d3) mindestens eines Divinylethersd3) at least one divinyl ether
oder Mischungen aus dl) bis d3) .or mixtures of dl) to d3).
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die biologisch abbaubaren Polyester teilaromatische Polyester sind, die auf den Komponenten A, B und dl oder A, B und d2 oder A, B, Dl und d2 oder A, B, c3, c4 und c5 oder A, B, dl, c3 und c5 basieren.3. Use according to claim 1 or 2, in which the biodegradable polyesters are partially aromatic polyesters based on the components A, B and dl or A, B and d2 or A, B, Dl and d2 or A, B, c3, c4 and c5 or A, B, dl, c3 and c5 based.
4. Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 3 zur Herstellung von Borsten einer Dicke im Bereich von 0,001 bis 3 mm.4. Use according to claims 1 to 3 for the production of bristles with a thickness in the range of 0.001 to 3 mm.
5. Borsten, erhältlich aus biologisch abbaubaren Polyestern.5. Bristles, available from biodegradable polyesters.
6. Borsten für Hygieneartikel nach Anspruch 5.6. bristles for hygiene articles according to claim 5.
7. Borsten für Reinigungsbürsten nach Anspruch 5. 7. bristles for cleaning brushes according to claim 5.
8. Borsten für Pinsel nach Anspruch 5.8. bristles for brushes according to claim 5.
9. Borsten für Spülvorgänge nach Anspruch 5.9. bristles for rinsing according to claim 5.
10. Borsten für Tapetenbürsten nach Anspruch 5. 10. bristles for wallpaper brushes according to claim 5.
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