DE1669479C - Zusammengesetzte Polyolefin/Polyamid Faden - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung hezieht sich auf einen schaffen, der sowohl die Eigenschaften eines PoIy-

zusammengesetzlen Faden, der aus zwei verschiedenen olefinfodens als auch eines Polyamidfadens besitzt,

faserbildcnden thermoplastischen synthetischen linen- Die genannten Aufgaben werden gelöst durch ein

ren Polymerkomponenten besteht, die in einem Seite- Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten

un-Seite-Verhältnis angeordnet sind und sich gleich- 5 Fadens, bei welchen zwei Polymere getrennt geschmol-

müßig über die gesamte Länge des Fadens erstrecken zen und gleichzeitig durch eine gemeinsame Öffnung

und welche durch Behandlung mit Wärme oder einem ausgepreßt werden, wobei ein zusammengesetzter

Quellmittel gekräuselt werden können, sowie auf ein Faden erhalten wird, in welchem diese Polymeren

Verfahren zur Herstellung desselben. gleichzeitig in einem Seite-an-Seite-Verhältnis über die

Thermoplastische synthetische lineare Polymere, io Länge eines einheitlichen Fadens angeordnet sind,

wie z. B. Polyamide, Polyester, Polyolefine usw., liefern welches dadurch gekennzeichnet ist, daß als das eine

synthetische Fäden mit einer vorzüglichen Festigkeit Polymer ein Polyolefin und als das andere Polymer

und Dehnfähigkeit sowie einer vorzüglichen Dauer- ein höheres lineares Polyamid, welches sich wieder-

haftigkeit und Waschbeständigkeit. Jedoch besitzen holende Struktureinheiten der folgenden Formel

die aus diesen Polymeren hergestellten Fasern Nach- 15 _{r k},u/^h \ mm nrvnu \ m 1

teile bezüglich ihrer Deckeigenschaften, ihrer Färb- . ^H~ NH(LH₂J_1nNrI · LU(LH₂J_n-LU -J

stoffaffinität und ihres Wasseranziehungsvermögens. ° ^er , Nju/pi-i ^ cn 1

Aus diesen Gründen ist man zu einer Mischpolymeri- ^[ NM(LM.,),,-,LU -J-

sation, /ur Verwendung von Gemischen und vielen worin »1 und /1 Ganzzahlen von 10 bis 12 darstellen,

anderen chemischen oder physikalischen Verbesse- 20 verwendet wird,

rungen übergegangen. Gemäß der Erfindung können als Polyolefine grad-

Unter diesen hat ir jüngerer Zeit ein Verfahren zur kettiger lineare Polyolefine, wie t. B. die bekannten

Herstellung von zusammengesetzten Fäden Interesse Poly-a-olefine oder die Derivate derselben, verwendet

gefunden, wobei verschiedene Polymere getrennt ge- werden. Ais Beispiele sollen hier genannt werden:

schmolzen, einer gemeinsamen Öffnung zugeführt und as Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten-1, Polypenten-1,

beim Spinnen miteinander vereinigt werden, so daß ein Poly-3-methylbuten-l, Poly-4-methylpenten-l usw.

zusammengesetzter Faden erhalten wird, in welchem Bezüglich ihrer Herstellungsweisen und ihrer MoIe-

die verschiedenen Polymeren sich über die gesamte külstruktur besteht bei den Polyolefinen keine Be-

L;iiij.e eines einheitlichen Fadens erstrecken und mit- schränkung; es können Polymere sowohl der isotak-

einar.der verbunden sind. Der erhaltene zusammen- 30 tischen Struktur als auch der ataktischen Struktur ver-

gesttzte Faden besitzt nicht nur jede Eigenschaft der wendet werden. Weiterhin ist der Polymerisationsgrad

ein/eine.1 Polymeren, die den Faden bilden, sondern nicht wichtig, solange die Polymeren Fäden zu bilden

er besitit auch eine latente Kräuselung,dieanschließend vermögen.

durch eine einfache Wärmebehandlung oder eine DiegemäßderErfindungzuverwendendenPolyamine Quellmittelrehandlung entwickelt werden kann. Bei 35 sind, wie aus der obigen allgemeinen Formel ersichtder Herstellung eines solchen zusammengesetzten lieh ist, höhere lineare Polyamide, in welchen die AnFadens isl dasjenige Verfahren vorteilhaft, bei welchem zahl der Kettenkohlenstoffatome in jeder sich wiederdie verschiedenen Polymeren miteinander in einem holenden Struktureinheit 10 bis 12 beträgt, wie z. B. Seite-an-Scitc-Vcrhällnis verbunden werden, da ein Nylon-11, Nylon-12, Nylon-11,10 Nylon-11,12, solches Verfahren durch eine verhältnismäßig einfache 40 Nylon-12,12, sowie die Mischpolymeren und die Spinnvorrichtung ausgeführt werden kann. Jedoch Gemische daraus. Wenn ein Nylon mit weniger als müssen hierbei zur Erzielung einer guten gegenseitigen 9 Kohlenstoffatomen in der sich wiederholenden Struk-Haftung solche Polymeren verwendet werden, die tureinheit verwendet wird, dann tritt während des verhältnismäßig ähnliche chemische Eigenschaften Verstreckens oder bei anderen Vcrarbcilungsvorgängcn oder Strukturen besitzen. Beispielsweise kann als eine 45 nach dem Verstrecken eine Spaltung zwischen dem Komponente ein Homopolymer und als andere Korn- Nylon und dem Polyolefin auf, so d,"ß der gewünschte ponentc ein Mischpolymer, das hauptsächlich aus zusammengesetzte Faden nicht erhalten werden kann, der Monomcrckomponentc des genannten Homo- Insbesondere besitzen Nylon-6 und Nylon-66 im polymers besteht, verwendet werden. Aus diesem wesentlichen kerne Affinität gegenüber Polyolefin, so Cirunde besitzen die erhaltenen Fäden eine schlechte 50 daß sic beim erfindungsgcmäf.'en Verfahren nicht Kräusclungsfähigkeil, und ihre Eigenschaften könr.en verwendet werden können. Die Polyamide mit sich nicht durch eine Kombination verschiedener faser- wiederholenden Slrukturcinhcilcn mit mchrals 13 Kohbildcndcr Komponenten in der Weise verbessert Icnstoffatomcn haben niedrigere Schmelzpunkte und werden, daß die einzelnen Vorteile und Nachteile sind für faserbildcndc Materialien nicht geeignet,
gcpcncinardcr ausgeglichen werden. 55 In der französischen Patentschrift I 366 299 wird

Ls wurde nunmehr gefunden, daß Polyolcfinpoly- ein zusammengesetzter Faden beschrieben, bei welchem

mere zu verschiedenen Polyamidpolymeren, welche ein Polyamid und Polypropylen in einer bilateralen

beträchtlich unterschiedliche chemische und physi- Struktur miteinander verbunden sind. Der zusammen·

kaiische Eigenschaften in bezug auf die genannten gesetzte Faden entwickelt beim Verstrecken bzw. beim

Polyclefinpolymeren besitzen, eine vorzügliche Affini- θο Verstrecken und darauffolgender Wärmebehandlung

tat aufweisen. Krauset.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe Das bei dem Verfahren der genannten Patentschrift zugrunde, einen zusammengesetzten Faden vom verwendete Polyamid besteht aber mindestens zu 80% Seite-an-Seitc-Typ aus einem Polyamidpolymer und aus e-CaproIactam. Ein derartiges Polyamid, das haupteinem Polyolefinpolymer herzustellen, der eine vor- 65 sächlich aus e-Caprolactam besteht, besitzt gegenüber zügliche Kräuselbarkeit ohne Spaltung oder Trennung dem Polypropylen eine niedrige Affinität, so daß beim der beiden Polymeren besitzt. Eirte weitere Aufgabe gemeinsamen Verspinnen ein Aufspalten in die einzelist es, einen neuen zusammengesetzten Faden zu nen Komponenten erfolgen kann.

Selbst wenn hei dem Verfahren nach der französischen Patentschrift I 366 299 ein Polyamid verwendet wird, das mindestens zu 80% nus r-Caprolactam und /um Rest aus Polyamid, z. B. Nylon-11 oder Nylon-12, besteht, ist dieses Polyamid gegenüber dem Polyolefin schlechter haftbar als dasjenige, welches erfindungsgemäß verwendet wird, so daß die nach der französischen Patentschrift 1 366 299 erhältlichen zusammengesetzten Fäden in ihren Eigenschaften schlechter sind als die erfindungsgemäßen Mehrkomponentenfäden. Höhere lineare Polyamide, welche eine Kohlenstoffanzahl in den sich wiederholenden Struktureinheiten im obengenannten Bereich besitzen, ergeben uute Fäden. Jedoch zeigen von den Polyamiden, von denen bisher angenommen wurde, daß aus ihnen keine zusammengesetzten Fäden durch Kombination mit Polyolefinen hergestellt werden können, nur die genannten höheren linearen Polymeren gute Haftungseigenschaften gegenüber Polyolefinen; sie können vomit beim Verfahren zum Herstellen der erfindungsyemäßen Fäden verwendet werden.

Bei den erfindunpsgemäßen Fäden kann das Konj;igationsverhältnis der beiden Polymeren nach Belieben ,.ii Bereich von 1 : 10 bis 10: 1 (Volumverhältnis) je ;;tch den Verwendungszwecker gewählt werden; ein l-'.onjugationsverhältnis außerhalb dieses Bereichs ergibt eine verminderte Kräuselungsfähigkcit der erhaltenen zusammengesetzten Fäden und wird deshalb bcvorzugt'Tweise nicht verwendet.

Die beiden miteinander zu verbindenden Polymeren werden getrennt geschmolzen, einzeln einen Spinnkopf hir gemeinsames Sninneii zugeführt und gleichzeitig durch die gleiche Öffnung in e:;ier Menge, die dem vorbestimmten Konjugationsverhältnis entspricht, in ■ uft oder nötigenfalls in ein kaltes flüssiges Medium ausgepreßt, wobei sich ein einheitlicher Faden bildet, ■.!er im Anschluß daran auf einer Spule aufgewickelt v. ird.

Natürlich kann jede bekannte Spinnkopftype für remeinsames Spinnen verwendet werden, aber zur Verminderung von Schwierigkeiten auf Grund eines großen Schmel/punktuntcrschieds zwischen den beiden Polymeren wird es vorgezogen, einen Spinnkopf zu \crwenden, welcher zwei Filterblöckc mit Schmelzreservoirs und die üblichen Einrichtungen zum I rspinnen von zusammengesetzten Fäden besitzt, wobei der Spinnkopf eine Einrichtung zur unabhängigen Steuerung der Temperatur der beiden verschiedenen Spinnschmclzen und eine Wärmeisolierungscinrichtung zur Verhinderung des Wärmeübergangs /wischen den beiden Spinnschmelzcn aufweist.

Die crfindunpspcmäßcn zusammengesetzten Fäden können in der üblichen Weise verstreckt werden, und die verstreckten Fäden enthalten im Unterschied zu herkömmlichen gekräuselten Fäden bereits nach dem Verstrecken sehr starke spiralförmige Kräuselungen. Wenn jedoch der zusammengesetzte Faden im spannungslosen Zustand heißer Luft, heißem Wasser, überhitztem Dampf oder einem geeigneten Quellmittel ausgesetzt wird, dann werden stark verbesserte Kräuselungen erhalten. Die auf diese Weise entwickelten Kräuselungen haben ihren Grund in dem beträchtlichen Unterschied der Wärmeschrumpfung der Polymeren, nämlich des Polyamids und des Polyolefins, welche völlig verschiedene Eigenschaften besitzen, so daß diese Kräuselungen wesentlich feinere und stärkere spiralenförmige dreidimensionale Kräuselungen sind als diejenigen bei herkömmlichen zusammengesetzten Fäden, welche nus der gleichen Pulymerreihc bestehen. Obwohl die beiden den Faden bildenden Polymeren unterschiedliche Eigenschaften besitzen, spalten oder trennen sich diese Polymeren auch nicht nach einem langen Gebrauch, so daß die Kräuselung, wenn sie in gewissem Grad durch die wiederholte oder kontinuierliche Anwendung einer Zugspannung abgenommen hat, leicht durch eine einfache Wärmebehandlung wiederhergestellt werden kann.

xo Weiterhin sind die erfindungsgemäßen zusammengesetzten Fäden im Vergleich zu herkömmlichen Polyamidfäden nicht nur merklich leichter und besitzen nicht nur eine höhere Festigkeit, Dehnfähigkeit, Volurninosität und Deckung, sondern weisen auch eine verbesserte Färbbarkeit, ein verbessertes Wasseranziehungsvermögen usw. auf. Darüber hinaus kann billiges Olefin als der eine Teil der faserbildenden Materialien verwendet werden, so daß die Herstellungskosten herabgesetzt werden können. Wenn bei der ao Herstellung von herkömmlichen zusammengesetzten Fäden ein Homopolymer als das eine Polymer und ein ähnliches Mischpolymer als das andere Polymer verwendet wird, dann ist bei einer Erhöhung des Mischpolymerisationsverhältnisses des Mischpolymers zwecks einer Verbesserung der Kräuselbarkeit ein Nachteil nicht zu vermeiden, daß nämlich die Fäden oftmals klebrig werden. Die erfindunpsgemäßen Fäden besitzen den Vorteil, daß solche Klebrigkeitserscheinungen und die damit verbundenen Schwierigkeiten überhaupt nicht eintreten.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Tn diesen Beispielen wurde die Hafiunesfestigkeit der beiden Polymeren innerhalb eines einheitlichen Fadens folgendermaßen gemessen: Es wurden Fadenproben mit einer Länge von ungefähr 10 cm verwendet. Diese Proben wurden an einem E'i'lc längs eines kurzen Abschnitts in die beiden Komponenten getrennt, indem sie stark gebogen oder mit einem Quellmittel, wie z. B. 10°/nige Ameisensäure oder ähnlichem, behandelt wurden, worauf das Ende des einen abgetrennten Bestandteils bei einer gegebenen Geschwindigkeit abgezogen wurde; dabei wurde die zur Trennung der beiden Komponenten notwendige Zugspannung elektrisch mit Hilfe eines Spannungsmesser gemessen. Dij Bestimmung wurde mit Hilfe eines Spannungsmesser mit einem Meßbereich von ^! 4 g bei einer Trenngeschwindigkeit von 2,0 cm/Min, gemessen, und der gemessene Zugspannungswert wurde durch die Länge der Verbindungslinie der beiden Komponenten am Querschnitt des Fadens als Korrektur des Titers und der gebundenen Oberfläche dividiert, und der erhaltene Wert wurde als Haftfestigkeit bezeichnet.

Die prozentuale Kräuselung wurde folgendermaßen bestimmt: 30 Fäden von 25 cm Länge wurden zur Herstellung einer Probe gebündelt. Das Probcnhündcl wurde 10 Minuten ohne dicAnwcndungeincr Belastung in siedendes Wasser eingetaucht, um die Kräuselungen zu entwickeln, worauf die Probe getrocknet wurde.

Die Länge des getrockneten Bündels wurde mit L₁

bezeichnet. Wenn die Kräuselungen durch Anhängen

einer Belastung von 0,3 g/d an seinem Lndc des getrockneten Bündels ausgezogen wurde, wurde die

Länge L, erhalten. Hieraus ergab sich die prozentuale Kräuselung durch die folgende Formel: Prozentuale Kräuselung = ^a ' · 100 .

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Die Viskosilüls/ahl von Nylon wurde folgendermaßen bestimmt. 0,2 bis 0,6 g des Polymers wurden in m-Kresol bei 30' C aufgelöst, so daß 100 cm" Lösung erhalten wurden. Der Wert, eier sich ergibt, wenn man 1 vom Verhältnis aus lliellzeit der Polymerlösung in Sekunden durch lliellzeit des Lösungsmittels in Sekunden -gemessen mit einem Ostwaldschen Viskosimeter — abzieht, wurde als Ordinate aufgetragen, und die Konzentration wurde als Abszisse aufgetragen; der Wert des Schnittpunkts mit der Ordinatenachse bei einer lixtrapolation auf eine Konzentralion von 0 wurde alsViskositätszahUintrinsicviscosityJgenommen.

Beispiel 1

Als Polyolefinpolymer wurde Polyäthylen mit einer Dichte von 0,930 g/env¹ und einem Sdimelzflußindex (in der Folge abgekürzt als Ml, ASTM-D-1238, g/10 Min., 190' C) von 20 und als Polyamidpolymere wurden Nylon-o, Nylon-] 1, Nylon-11,10 oder Nylon 11,12 mit Viskosilätszahlen von 1,17, 1,0, 1,13 und 1,08 verwendet. Das Polyäthylen und ein Polyamid wurden getrennt geschmolzen und gemeinsam unter Verwendung eines herkömmlichen Spinnkopfs für gemeinsames Spinnen mit einem Zuführgeschwindigkeitsvolumenvcrhältnis von 50: 50 in einem Seite-an-Seite-Verhältnis gesponnen, und der erhaltene Faden wurde auf einer Spule aufgewickelt. Im Falle von Nylon-6 war die Spinntemperalur 250 C und bei den höheren Polyamiden war die Spinntemperalur 225''C. Der auf diese Weise erhaltene Faden wurde weiterhin

ίο auf das 4,2fache seiner ursprünglichen Länge verstreckt, wobei ein zusammengesetzter Faden von 16,3 den erhalten wurde.

Die Eigenschaften der auf diese Weise erhaltenen verschiedenen verstreckten zusammengesetzten Fäden sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1 zeigt, daß die aus höheren Mischpolyamiden und Polyäthylen hergestellten erlindungsgemäßeii Fäden beträchtlich verbesserte, gegenseitige Haftungseigenschaften besitzen und daß darüber hinaus die mit heißem Wasser behandelten Fäden eine hohe Kräuselung aufweisen.

Tabelle 1

Festigkeit (g,d)

Dehnfähigkeit ("/„)

Flasti/ilätsmodul (g/d)

Prozentuale Kräuselung (¹V₀)
Haftfestigkeit (g/cm)

Polyamid, v.elches mit Polyäthylen verbunden wurde

Nylon-6 (Vergleich)	Nylnn-'ll	Nylon-11,10	Nylon-11,12
3,9	4,1	3,7	3,6
39,4	27,6	28,3	30,6
23,3	2.6,5	21,8	22,9
58	77	76	80
18	07	82	94

I) c i s ρ i e 1 2

Unterschied, daß Polyäthylen mi; einer Dichte von 0,960 g/cm³ und einem Mi von 7 (ASTM-D-1238, Hin gemeinsames Spinnen wurde in der gleichen 40 g/10 cm, 190 C) verwendet wurde. Die Figcnschaflen Weise und unter den gleichen Bedingungen, wie sie der erhaltenen verstreckten Fäden sind in Tabelle 2 im licispicl 1 beschriebenen sind, ausgeführt, mit dem zusammengestellt.

Tabelle 2

Festigkeit (g/d)

Dehnliihigkcit ("/„)

Flaslizilätsmodul (g/d)

Prozentuale Kräuselung (";„)
Haftfestigkeit (g/cm)

Polyamid, welches mit Polyäthylen verbunden wurde

Nylon-6
(Vergleich)

Nylon-11

Nylon-11,10 | Nylon-11,12

4,8
28.3
24,1
51
16

5,1
31.5
22,8
72
89

5,0 29.1 21,9 69 81

4,7 30,2 22,0 75 87

Die crfindungsgemülicn Fäden besaßen eine vorzügliche gegenseitige Haftung und eine vorzügliche Schrumpfbarkcit.

Beispiel 3

Isotaktisches Po'r propylen mi· einer Viskositätszahl von 1,45 und einem MI von 6 (ASTM-D-1238, g/10 cm, 190"C) und Nyion-66 mit einer Viskositätszahl von 1,18 oder Nylon-11,12, mit einer Viskosilätszahl von 1,13 wurden getrennt geschmolzen und unter Verwcndung eines Spinnkopfs für gemeinsames Spinnen bei einer Düsentemperatur von 275' C und einem Zuführungsvolumenverhältnis von 50: 50 in einem Seilc-an-Seite-Verhäl.nis gemeinsam gesponnen, und der erhaltene Faden wurde mil einem Abzug von 110 auf einer Spule aufgewickelt und dann auf das 5,0fache unter trockener Wärme und bei einer erhöhten Temperatur von 115^GC verstreckt, so daß ein zusammengesetzter Faden νυη 138 den erhallen wurde. Die

Eigenschaften des auf diese Weise erhaltenen zusammengesetzten Fadens sind in Tabelle 3 angegeben.

Tabelle 3

Festigkeit (g/d)

Dehnfähigkeit (°/₀)

Elastizitätsmodul (g/d)

Prozentuale Kräuse-

lungC/o)

Haftfestigkeit (g/cm) ....

Polyamide, die mit dem Polypropylen verbunden wurden

Nylon-66 (Vergleich)

6,6 22 26,9

57 14

Nylon-11,12

5,7 28 23,2

72 68

Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen zusammengesetzten Fäden eine verbesserte Kräuselbarkeit und verbesserte gegenseitige Haftungseigenschaften besitzen. Weiterhin wurde das spezifische Gewicht der beiden obigen zusammengesetzten Fäden gemessen, und es wurde gefunden, daß der zusammengesetzte Faden, der aus herkömmlichem Nylon-66 und Propylen hergestellt worden war, ein spezifisches Gewicht von 1,03 besaß, während der aus Nylon-11,12 und Polypropylen gemäß der Erfindung hergestellte zusammengesetzte Faden ein spezifisches Gewicht von 0,95 aufwies, so daß der letzte Faden ein verhältnismäßig geringes spezifisches Gewicht besaß.

Beispiel 4

Gemeinsames Spinnen wurde in der gleichen Weise und unter den gleichen Bedingungen, wie es im Beispiel 3 beschrieben ist, ausgeführt, mit dem Unterschied, daß isotaktisches Polypropylen mit einer Viskositätszahl von 1,26 und einem MI von 10 (ASTM-D-1238, g/10 cm, 19O⁰C) und als Polyamide Nylon-66 mit einer Viskositätszahl von 1,18 und Nylon-11,12-Mischpolymer (Mischpolymerisationsverhältnis 90:10) mit einer Viskositätszahl von 1,18 verwendet wurden.

Die Eigenschaften der erhaltenen verstreckten Fäden sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

Tabelle 4

Festigkeit (g/d)

Dehnfähigkeit (%)
Elastizitätsmodul (g/d).,
Prozentuale Kräuselung (°/o)

Haftfestigkeit (g/cm) ..

Polyamide,

die mit Polypropylen

verbunden wurden

Nylon-66 I ., , ,, ,, (Vergleich) Nylon-11,12

5,5 28 25,7

59 16

5,2 34 22,1

71 72

Eine Belastung von 1 g/den wurde auf die beiden obengenannten gekräuselten Fäden 10 Minuten lang angewendet, worauf sie weggenommen wurde. Nach Minuten wurde die obengenannte Belastung wieder angebracht. Nach einer fünfmaligen Wiederholung

ao dieses Vorgangs hatte der Nylon-11,12 enthaltende zusammengesetzte Faden gemäß der Erfindung nach wie vor gute gegenseitige Haftungseigenschaften, während der Nylon-66 enthaltende zusammengesetzte Faden weitgehend in zwei Komponenten geteilt war.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Zusammengesetzte Polyloefin/Polyamid-Fäden, die aus einer faserbildenden Polyolefinkomponente und einer iaserbildende» Polyamidkomponente bestehen, welche in einem Seite-an-Seite-Verhältnis angeordnet sind und sich gleichmäßig über die gesamte Länge des Fadens erstrecken, wobei die Fäden eine ausgezeichnete Kräuselung entwickeln, wenn sie der Wärme oder einem Quellmittel ausgesetzt werden, ohne daß dabei eine Spaltung oder Trennung der beiden Komponenten eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Polyamidkomponente ein höheres lineares Polyamid enthalten, das mindestens eine sich wiederholende Struktureinheit der Formel

   oder

   [ NH(CH,)»NH · CO(CHj)_n-^CO ] -[- NH(CH,)»-iCO -]

   worin m und η Ganzzahlen von 10 bis 12 darstellen, besitzt.