CN106232883A - 具有高耐磨性和形状稳定性和低滑动摩擦的单丝，由其组成的织物幅及其用途 - Google Patents

具有高耐磨性和形状稳定性和低滑动摩擦的单丝，由其组成的织物幅及其用途 Download PDF

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Abstract

描述了聚酯单丝，所述聚酯单丝包含：a)60至85重量％的聚酯原料，所述聚酯原料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、用二羧酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯、用二羧酸改性的聚萘二甲酸乙二醇酯或其组合，b)14.4至30重量％的热塑性弹性体嵌段共聚物，c)0.05至10重量％的聚碳酸酯，和d)0.1至10重量％的碳化二亚胺稳定剂，其中量的数据以单丝的总量计。所述单丝尤其能够用于制备造纸机毛布并且特征在于高的水解稳定性、耐磨性和形状稳定性以及极低的滑动摩擦。

Description

具有高耐磨性和形状稳定性和低滑动摩擦的单丝，由其组成 的织物幅及其用途
本发明涉及能够用于制备织物幅的单丝，所述织物幅特别用于具有高机械负荷的湿热环境。
由根据本发明的单丝制备的织物幅能够优选用作多孔造纸机毛布(Papiermaschinenbespannungen)的圆筒筛网。其特别优选用于造纸机的成片区段(Blattbildungspartie)。
造纸机的成片区段中使用的成型筛网的底层由于该区段中占主导作用的压力情况(抽吸箱)而经受更高的磨损。因此目前在所述筛网的底面上交替使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(下文也称为“PET”)的单丝和聚酰胺的单丝。相比于纯PET，所述组合被证明更具有耐磨性。所述方案的缺点在于，由于聚酰胺更高的吸水量使得织物的纬纱材料膨胀。这在筛网的边缘区域中造成不希望的筛网边缘翘起(“卷边”)。DE 10 2004 041 755 A1公开了纤维，所述纤维包含脂族-芳族聚酯和平均直径小于等于100nm的无机氧化物的球状微粒。该文献中公开了可以通过添加聚碳酸酯提高其中描述的纤维的耐磨性。没有公开热塑性弹性体共聚物的使用。
EP 387 395 A2描述了由60至90％的PET、10％至40％的热塑性聚氨酯弹性体(下文也称为“TPU”)和至多5％的碳化二亚胺的混合物组成的单丝。当用在反面纬纱中时，所述单丝避免了卷边。仅在具有歪曲的弯曲点处由于软质材料显示出略微展平。因此影响造纸机中的成型筛网的排水性能。
DE 44 10 399 A1通过使用具有在200至230℃范围内的低熔点的改性PET而绕开所述问题。DE 195 11 852 A1中提到了另一种解决方案，通过热塑性聚酯弹性体(下文也称为“TPE-E”)代替TPU，所述热塑性聚酯弹性体连同未改性PET一起进行纺丝。
DE 10 2006 012 048 A1公开了熔纺聚酯丝线，所述熔纺聚酯丝线包含热塑性和弹性体共聚酯和源自不同二羧酸或其形成聚酯的衍生物的热塑性聚酯共聚物的组合。所述丝线的特征在于极好的耐磨性和同时高的形状稳定性。
具有热塑性弹性体作为组分的上述耐磨单丝全部具有如下缺点：由于纬纱中使用的热塑性弹性体中存在软链段，这些纬纱在织物的弯曲点处剧烈展平，这造成筛网降低的排水性能。
DE 195 11 853 A1中通过如下方式部分地解决所述问题，单丝由PET的芯部和TPE-E与改性PET的混合物的护套组成。然而在长期操作之后，护套材料磨掉并且PET的芯部暴露并且经受磨损。
此外发现，根据本发明的单丝具有出人意料的低滑动阻力并且因此能够实现机器驱动功率的显著降低，相比于由常规单丝组成的筛网通常降低大于10％。
本发明的目的是提供材料组合，所述材料组合在湿热环境中显示出高耐性，具有低滑动摩擦以及一方面具有极好的耐磨性，另一方面形状非常稳定，因此大大避免了卷边和弯曲点的展平。
通过提供由选定组分的混合物制得的单丝实现所述目的。
因此本发明涉及聚酯单丝，所述聚酯单丝包含
a)60至85重量％的聚酯原料，所述聚酯原料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、用二羧酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯、用二羧酸改性的聚萘二甲酸乙二醇酯或其组合，
b)14.4至30重量％的热塑性弹性体嵌段共聚物，
c)0.05至10重量％的聚碳酸酯，和
d)0.1至10重量％的碳化二亚胺稳定剂，其中量的数据以单丝的总量计。
已经发现，通过加入的聚碳酸酯使聚合物混合物交联。这造成由其制备的单丝的形状稳定性。特别出人意料的是，通过加入碳化二亚胺可以再次提高交联。
根据本发明使用聚对苯二甲酸乙二醇酯原料和/或聚萘二甲酸乙二醇酯原料作为组分a)的聚酯，所述原料在纺丝、拉伸和任选松弛之后提供具有上述性能轮廓的单丝。
在此，所述原料为聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚物或聚萘二甲酸乙二醇酯均聚物，或者为包含聚对苯二甲酸乙二醇酯单元或聚萘二甲酸乙二醇酯单元的共聚物。这些聚合物源自乙二醇以及源自对苯二甲酸、萘二甲酸或其形成聚酯的衍生物，例如二羧酸酯或二甲酰氯，和任选其它二羧酸或其形成聚酯的衍生物。
这些热塑性聚酯本身是已知的。热塑性共聚酯a)的构成单元为上述乙二醇以及上述二羧酸或相应构造的形成聚酯的衍生物。除了乙二醇之外，组分a)的聚酯的主要酸成分为对苯二甲酸和/或萘二甲酸，任选连同少量的、优选以二羧酸的总量计至多30摩尔％的其它芳族和/或脂族和/或脂环族二羧酸，优选连同芳族化合物，例如苯二甲酸、4,4’-二苯基二羧酸或特别是间苯二甲酸和/或连同脂族二羧酸，例如连同己二酸或癸二酸。
除了乙二醇之外，可以使用少量的、例如以醇的总量计至多30摩尔％的合适的二元醇。其典型代表为脂族和/或脂环族二元醇，例如丙二醇、1,4-丁二醇、环己烷二甲醇或其混合物。
优选的组分a)的实例为除了聚萘二甲酸单元之外还具有源自亚烷基二醇(特别是乙二醇)和脂族和/或芳族二羧酸(例如己二酸、癸二酸、对苯二甲酸或间苯二甲酸)的其它单元的共聚酯。
优选使用的组分a)为聚对苯二甲酸乙二醇酯或用二羧酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯，特别是用芳族二羧酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯或用脂族二羧酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
非常特别优选使用的组分a)为用芳族二羧酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯，特别是用间苯二甲酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯或用苯二甲酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
同样非常特别优选使用的组分a)为用脂族二羧酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯，特别是用己二酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯或用癸二酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
根据本发明使用的组分a)的聚酯通常具有至少0.60dl/g，优选0.60至1.05dl/g，特别优选0.62-0.93dl/g(在二氯乙酸(DCE)中在25℃下测量)的溶液粘度(IV值)。
组分b)的热塑性和弹性体嵌段共聚物可以为不同的类型。所述嵌段共聚物是本领域技术人员已知的。
组分b)的实例为热塑性和弹性体聚氨酯(TPE-U)、热塑性和弹性体聚酯(TPE-E)、热塑性和弹性体聚烯烃(TPE-O)和热塑性和弹性体苯乙烯嵌段共聚物(TPE-S)。
热塑性和弹性体嵌段共聚物b)可以由不同的单体组合构成。其通常为所谓的硬链段和软链段的嵌段。对于TPE-U和TPE-E，软链段典型地源自聚亚烷基二醇醚。对于TPE-U和TPE-E，硬链段典型地源自短链二元醇或二元胺。除了二元醇或二元胺之外，硬链段和软链段由脂族、脂环族和/或芳族二羧酸或二异氰酸酯构成。
热塑性聚烯烃的实例为具有由乙烯-丙烯-丁二烯和由聚丙烯组成的嵌段(EPDM/PP)或由腈-丁二烯和由聚丙烯组成的嵌段(NBR/PP)的嵌段共聚物。
热塑性和弹性体苯乙烯嵌段共聚物的实例为具有由苯乙烯-乙烯和由丙烯-苯乙烯组成的嵌段(SEPS)或由苯乙烯-乙烯和由丁二烯-苯乙烯组成的嵌段(SEBS)或由苯乙烯和由丁二烯组成的嵌段(SBS)的嵌段共聚物。
在本说明书的范围内，热塑性和弹性体嵌段共聚物被理解为在室温下行为与典型弹性体相当但是在供热时能够塑性变形并且因此显示出热塑性行为的嵌段共聚物。所述热塑性和弹性体嵌段共聚物在局部区域内具有物理交联点(例如副价力或微晶)，所述物理交联点在加热时解体而聚合物分子不分解。
优选地，聚酯单丝包含热塑性聚酯弹性体作为组分b)。
优选使用具有源自芳族二羧酸和脂族二元醇以及聚亚烷基二醇的循环结构单元的共聚酯作为组分b)。
优选使用的热塑性聚酯弹性体b)包含源自对苯二甲酸、乙二醇和聚乙二醇，源自对苯二甲酸、丁二醇和聚乙二醇，源自对苯二甲酸、丁二醇和聚丁二醇，源自萘二甲酸、乙二醇和聚乙二醇，源自萘二甲酸、丁二醇和聚乙二醇，源自萘二甲酸、丁二醇和聚丁二醇，源自对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇和聚乙二醇，源自对苯二甲酸、间苯二甲酸、丁二醇和聚乙二醇，和源自对苯二甲酸、间苯二甲酸、丁二醇和聚丁二醇的循环结构单元。
特别地，使用包含聚对苯二甲酸丁二醇酯嵌段和聚对苯二甲酸乙二醇酯嵌段的嵌段共聚物作为组分b)。
组分b)的聚合物可以例如作为(DuPont/US)、E(Radicinovacips/IT)、(DSM Engineering Plastics/NL)或(LG Chemical/KR)市售获得。
使用聚碳酸酯作为组分c)。在此，其为选自聚酯的塑料，确切地说选自碳酸与二元醇的聚合物酯的塑料。优选使用源自双酚，特别是源自2,2-双(4-羟基苯基)-丙烷(双酚A)的聚碳酸酯。聚碳酸酯以商标名(Bayer)或(Sabic)销售。
除了源自双酚A的聚碳酸酯之外，还销售源自双酚S，源自四甲基-双酚A或源自1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷(BPTMC)的类型。聚碳酸酯通常为无定形的并且具有小于5％的微晶份数。其特征在于高的强度、抗冲击性、刚度和硬度。聚碳酸酯特别抵抗气候和辐射的影响。
优选地，聚酯单丝包含源自双酚，特别是源自双酚A的聚碳酸酯作为组分c)。
根据本发明的聚酯单丝通过碳化二亚胺稳定化。碳化二亚胺作为组分d)添加可纺丝物料。
优选地，聚酯单丝以小于等于10mval/kg，优选小于等于5mval/kg，特别是小于等于2mVal/kg的游离羧基含量制得。
这通过添加组分d)实现，组分d)为用于终止游离羧基的试剂。
这样整理的聚酯单丝相对于水解降解稳定化并且特别适合用于湿热环境，例如用于造纸机或用作滤纸。
非常特别优选地，使用聚合物碳化二亚胺作为组分d)。
碳化二亚胺以商标名(Rheinchemie)销售。
在根据本发明的聚酯单丝中，组分a)、b)、c)和d)的量可以在上述范围内进行选择。
在根据本发明的聚酯单丝中，组分a)的份额典型地为60至85重量％，优选65至80重量％，且非常特别优选70至80重量％，以单丝的总量计。
在根据本发明的聚酯单丝中，组分b)的份额典型地为14.4至30重量％，优选15至25重量％，且非常特别优选20至25重量％，以单丝的总量计。
在根据本发明的聚酯单丝中，组分c)的份额典型地为0.05至10重量％，优选0.1至3重量％，非常特别优选0.5至3重量％，且尤其优选0.5至1.5重量％，以单丝的总量计。
在根据本发明的聚酯单丝中，组分d)的份额典型地为0.1至10重量％，优选0.3至4.5重量％，以单丝的总量计。
典型地，单丝包含60至85重量％的组分a)，14.4至30重量％的组分b)，0.05至10重量％的组分c)和0.1至10重量％的组分d)，分别以单丝的总量计。
特别优选地，聚酯单丝以70至80重量％的量包含组分a)，以20至25重量％的量包含组分b)，以0.5至3重量％的量包含组分c)，并且以0.3至4.5重量％的量包含组分d)。
非常特别优选地，根据本发明的单丝包含70.5-79.1重量％的用10至15重量12％的间苯二甲酸改性的PET，20-25重量％的TPE-E，0.5-2.5重量％的聚碳酸酯和0.4-4.5重量％的聚合物碳化二亚胺。
根据本发明使用的组分a)、b)、c)和d)的组合除了赋予丝线出色的耐磨性之外，还赋予丝线良好的纺织技术性能，特别是极低的滑动摩擦和高的形状稳定性连同出色的耐水解性。尤其是，耐磨性和低滑动摩擦的特别好的值是本领域技术人员无法预料的。
个别情况下使用的组分a)至d)的选择由本领域技术人员进行。选择组分a)至d)，使得可以在没有组分经受显著分解的温度下对其进行加工。
除了上述组分a)至d)之外，根据本发明的聚酯单丝还可以包含其它常规添加剂e)。所述组分e)的量典型地为0.001至10重量％，以单丝的总质量计。
常规添加剂e)的实例为抗氧化剂、紫外线稳定剂、填料、颜料、杀虫剂、用于提高导电性的添加剂、用于提高耐磨性的添加剂、减磨添加剂、抛光剂、加工助剂、增塑剂、润滑剂、消光剂、粘度改性剂、结晶促进剂或两种或更多种所述添加剂的组合。
用于制备根据本发明的丝线所需的组分a)、b)、c)、d)和e)是本身已知的，一些可以市售获得或者可以根据本身已知的方法制得。
根据本发明的单丝的纤度可以在大范围内波动。其实例为50至45,000dtex，尤其是100至4,000dtex。
根据本发明的单丝的横截面形状可以为任意的，例如圆形、椭圆形或n角形，其中n大于等于3。
根据本发明的单丝可以根据本身已知的方法制得。
典型的制备方法包括如下手段：
i)在挤出机中混合组分a)、b)、c)和d)或者混合组分a)和包含组分b)、c)和d)的母料，
ii)通过纺丝喷嘴挤出包含组分a)、b)、c)和d)的混合物，
iii)取出形成的单丝，
iv)任选拉伸和/或松弛单丝，和
v)卷绕单丝。
组分b)、c)和d)的一者或多者也可以以母料的形式使用。尤其是，碳化二亚胺作为母料容易计量添加至聚酯并且混入组分a)、b)和c)。组分b)也可以优选以母料的形式混入组分a)、c)和d)。
根据本发明的单丝在制备中进行一次或多次拉伸。
特别优选地，为了制备单丝，使用通过固相缩合制得的聚酯原料作为组分a)。
在熔融和挤压聚合物熔体通过纺丝喷嘴之后，优选在水浴中冷却热的聚合物丝线，优选在水浴中冷却，然后进行一次或多次拉伸，任选定型并且卷绕，正如所述熔纺聚酯的现有技术已知的。
优选地，根据本发明的单丝用于制备织物幅，特别是织物、螺旋织物、簇绒或编织物。所述织物幅优选用于筛网。
因此本发明还涉及包含上述单丝的织物幅，特别是梭织物、编织物、针织物、网眼织物或簇绒形式的织物幅。
根据本发明的单丝能够用于所有工业领域。其优选用于在湿热环境中预期具有高磨损以及高机械负荷的应用。其实例为在筛网织物和气体过滤器和液体过滤器的滤布中，在干燥带中，例如用于制备食品或特别是纸的应用。
本发明还涉及上述聚酯单丝作为造纸机毛布、在传送带中和作为滤网的用途。
优选地，上述聚酯单丝作为造纸机毛布用于造纸机的成片区段和/或干燥区段。
通过如下实施例详细描述本发明。这些实施例用于解释本发明并且不被理解为限制性的。
实施例1至3
起始原料为在缩聚中用12重量％间苯二甲酸和88重量％对苯二甲酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(INVISTA Resins&Fibres GmbH的PET型153，Hattersheim)。在挤出机之前以重量分析的方式向75.5重量％的原料中计量添加20.0重量％的弹性体聚酯(Heraflex的TPE-E型E3918)，4.0重量％的二碳二酰亚胺(Rheinchemie的稳定剂KE 9464)和0.5重量％的聚碳酸酯(Bayer的2458)。
聚合物混合物在挤出机中在250℃至270℃下熔融，通过齿轮泵压入纺丝组件，然后在68℃的水浴中纺丝。在热作用下进行多次拉伸同时热定型然后卷绕单丝。
类似于实施例1制备实施例2和3的单丝。
下表1中给出了获得的单丝的组成和纺织值。下表2中给出了实施例3的单丝制备的过程参数。
表1
单丝实施例1 单丝实施例2 单丝实施例3
直径(mm) 0.352 0.350 0.350
PET型153(重量％) 75.5 70.5 75.2
TPE-E型E3918(重量％) 20.0 25.0 20.0
稳定剂KE 9464(重量％) 4.0 4.0 4.0
Makrolon 2458(重量％) 0.5 0.5 0.8
细度(detex) 1238 1248 1237
比强度(cN/tex) 19.5 17.8 20.7
最大拉力伸长(％) 76.1 115.6 65.9
参考伸长15cN/tex(％) 47.0 93.6 33.3
参考伸长20cN/tex(％) 79.8 - 60.5
热收缩160℃/30’(％) 6.25 6.8 5.66
热收缩180℃/30’(％) 12.8 13.9 10.4
割线模量(GPa) 4.8 4.3 5.3
杨氏模量(kg/mm2) 489.5 438.9 546.0
打结强度(cN/tex) n.b. n.b. n.b.
钩接强度(cN/tex) n.b. n.b. n.b.
最大收缩力(℃/cN) 164/24.91 70/16.7 173/33.3
180℃下的收缩(％) 3.67 -1.1 4.8
二氯乙酸中的比粘度 1163 1159 n.b.
表2：实施例3的单丝的过程参数
挤出机的物料温度 245-256℃
纺丝组件的物料温度 253℃
纺丝组件的压力 8.8MPa
水温
纺丝槽 68℃
拉伸浴1 90℃
拉伸浴2 90℃
定型通道的空气温度 225℃
拉伸比例
拉伸单元4：拉伸单元1 3.869:1
拉伸单元4：拉伸单元2 1.0714:1
拉伸单元4：拉伸单元3 0.938:1
拉伸单元4的速度 150.1m/min
对比实施例V1至V8和实施例4至6：耐磨性试验
类似于实施例1制备单丝。下表3中给出了制备所使用的组分的组成和量以及该单丝确定的磨损值。选择聚合物通过量和伸长，从而获得直径为0.25mm的单丝。
所述单丝在具有相同构造的多层织物的反面纬纱中以100％进行试验。磨损试验在测试仪Einlehner AT 2000中进行。在此使用如下测试条件：
使用的悬浮液：99％水中的1％CaCO3(Omya HC40BG)，未调温，试验开始时约25℃
研磨体：Al2O3
缠绕角度：180°
运转长度：25,000m
预拉伸重量：2000g
织物条宽度：25mm
单位为μm的织物厚度的减少表示磨损。
出人意料地，通过使用根据本发明的单丝显著改进了耐磨性。相比于使用仅通过聚碳酸酯或仅通过碳化二亚胺稳定化的单丝时85-96μm的磨损和使用仅由聚酯组成的单丝时102至106μm的磨损，确定根据本发明的多层织物的变体形式的磨损为41至44μm。

Claims (15)

1.聚酯单丝，所述聚酯单丝包含
a)60至85重量％的聚酯原料，所述聚酯原料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、用二羧酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯、用二羧酸改性的聚萘二甲酸乙二醇酯或其组合，
b)14.4至30重量％的热塑性弹性体嵌段共聚物，
c)0.05至10重量％的聚碳酸酯，和
d)0.1至10重量％的碳化二亚胺稳定剂，其中量的数据以单丝的总量计。
2.根据权利要求1所述的聚酯单丝，其特征在于，组分a)为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
3.根据权利要求1所述的聚酯单丝，其特征在于，组分a)为用二羧酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯，尤其是用芳族二羧酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯或用脂族二羧酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
4.根据权利要求3所述的聚酯单丝，其特征在于，用芳族二羧酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯为用间苯二甲酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯或用苯二甲酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
5.根据权利要求3所述的聚酯单丝，其特征在于，用脂族二羧酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯为用己二酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯或用癸二酸改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
6.根据权利要求1至5至少一项所述的聚酯单丝，其特征在于，组分b)为热塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚酯弹性体、热塑性聚烯烃弹性体、热塑性苯乙烯嵌段共聚物或两种或更多种所述组分的组合。
7.根据权利要求6所述的聚酯单丝，其特征在于，组分b)为热塑性聚酯弹性体，尤其是包含聚对苯二甲酸丁二醇酯嵌段和聚对苯二甲酸乙二醇酯嵌段的嵌段共聚物。
8.根据权利要求1至7至少一项所述的聚酯单丝，其特征在于，组分c)为源自双酚，尤其是源自双酚A的聚碳酸酯。
9.根据权利要求1至8至少一项所述的聚酯单丝，其特征在于，组分d)为聚合物碳化二亚胺。
10.根据权利要求1至9至少一项所述的聚酯单丝，其特征在于，单丝除了组分a)至d)之外还包含0.001至10重量％的常规添加剂e)，尤其是抗氧化剂、紫外线稳定剂、填料、颜料、杀虫剂、用于提高导电性的添加剂、用于提高耐磨性的添加剂、减磨添加剂、抛光剂、加工助剂、增塑剂、润滑剂、消光剂、粘度改性剂、结晶促进剂或两种或更多种所述添加剂的组合。
11.根据权利要求1至10至少一项所述的聚酯单丝，其特征在于，所述单丝以70至80重量％的量包含组分a)，以20至25重量％的量包含组分b)，以0.5至3重量％的量包含组分c)，并且以0.3至4.5重量％的量包含组分d)。
12.根据权利要求1至11至少一项所述的聚酯单丝，其特征在于，所述单丝包含70.5-79.1重量％的用10至15重量12％间苯二甲酸改性的PET、20-25重量％的TPE-E、0.5-2.5重量％的聚碳酸酯和0.4-4.5重量％的聚合物碳二亚胺。
13.包含根据权利要求1至12至少一项所述的丝线的织物幅，尤其是梭织物、编织物、针织物、网眼织物或簇绒的形式。
14.根据权利要求1至12至少一项所述的聚酯单丝作为造纸机毛布、在传送带中和作为滤网的用途。
15.根据权利要求14所述的用途，其特征在于，将所述造纸机毛布用于造纸机的成片区段和/或干燥区段。
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