DE60125027T2

DE60125027T2 - Monofilgarn und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60125027T2
Application number: DE60125027T
Authority: DE
Inventors: Yasunori Kawanishi-shi YUUKI; Teruhiko Nobeoka-shi MATSUO; Tadashi Nobeoka-shi KOYANAGI
Original assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: EP1275758A1; KR20020086706A; CN1190534C; JP3685758B2; EP1275758A4; DE60125027D1; KR100486329B1; AU2001244600A1; CN1420950A; US6673444B2; WO2001075200A1; CA2404345A1; EP1275758B1; MXPA02009428A; HK1054251A1; TW515856B; BR0109612A; ES2272451T3; US20030044607A1; ATE347629T1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Polytrimethylenterephthalat (nachstehend als PTT bezeichnet)-Monofilamentgarn, ein Verfahren zur Herstellung desselben und auf Bürsten, in denen das Monofilamentgarn verwendet wird.
Stand der Technik
Gemäß dem Stand der Technik werden aus thermoplastischen Harzen wie Nylon oder anderen hergestellte Monofilamente in hohem Maße als Rohmaterial für Borsten von Zahnbürsten, kosmetische Bürsten, Haarbürsten oder verschiedene industrielle Bürsten verwendet. Z.B. wird Nylon 612 oft in Form von Borsten für Zahnbürsten verwendet, weil es während der Anwendung ein weiches Gefühl vermittelt, so dass Zähne oder das Zahnfleisch kaum verletzt werden, und eine relativ günstige elastische Erholung aufweist. Nylon hat jedoch eine hohe Feuchtigkeitsabsorption, und wenn es Feuchtigkeit absorbiert, werden seine physikalischen Eigenschaften und seine elastische Erholung reduziert und seine Größe verändert sich in hohem Maße, wodurch das Problem auftritt, dass wenn die Bürsten kontinuierlich während einer langen Zeitspanne verwendet werden, die Borsten einem Auseinanderspreizen unterliegen, so dass die Haltbarkeit verringert wird. Es gibt auch ein anderes dahingehendes Problem, dass die Materialkosten hoch sind.
Eine PTT-Faser ist seit langer Zeit bekannt, und ein Monofilamentgarn für Bekleidung wird in den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 52-5320 oder 58-104216 offenbart. PTT-Monofilamentgarne werden auch (A) in den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 5-262862, (B) Nr. 8-120521 oder (C) 11-48631 beschrieben, und Zahnbürsten, für die PTT-Monofilamentgarn verwendet wird, werden (D) in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 8-173244 oder (E) der veröffentlichten Anmeldung WO99/05936 offenbart.
In dem obigen Dokument (A) wird ein PTT-Monofilamentgarn beschrieben, das für die Saite eines Tennisschlägers geeignet ist, und im Beispiel 5 desselben wird ein PTT-Monofilamentgarn für eine Tennisschlägersaite offenbart, das eine Grenzviskositätszahl von 1,05 dl/g und eine Fasergröße von 657 Denier (730 dtex) hat.
In dem Dokument (B) wird ein PTT-Monofilamentgarn offenbart, das für eine Papierleinwand geeignet ist. Es wird in dem Dokument (B) beschrieben, dass das in dem Dokument (B) offenbarte PTT-Monofilamentgarn durch eine niedrige Konzentration an terminalen Carboxylgruppen gekennzeichnet ist, wodurch es eine hohe Hydrolysebeständigkeit (Nasshitze-Beständigkeit) hat. Im Beispiel 1 wird ein PTT-Monofilamentgarn beschrieben, das eine Grenzviskositätszahl von 0,95 dl/g und einen Durchmesser von 0,4 mm (eine Fasergröße von 1716 dtex) hat.
Im Dokument (C) wird eine Gaze für ein Drucksieb unter Verwendung von PTT-Monofilamentgarnen offenbart. In dem Dokument (C) wird beschrieben, dass das PTT-Monofilamentgarn einer Gaze für ein Drucksieb vorzugsweise eine Fasergröße im Bereich von 8–55 dtex (7–50 Denier) hat. Im Beispiel 1 desselben wird ein PTT-Monofilamentgarn beschrieben, das eine Grenzviskositätszahl von 0,89 dl/g, eine Fasergröße von 17 dtex und eine Reißdehnung von 45 % aufweist.
Jedoch liegen in den Dokumenten (A), (B) und (C) weder eine Beschreibung noch ein Hinweis auf die Eignung des PTT-Monofilamentgarns für Bürstenborsten vor.
Die Dokumente (D) und (E) offenbaren eine Bürste unter Verwendung eines PTT-Monofilamentgarns. In einem Beispiel des Dokuments (E) wird ein für eine Zahnbürste geeignetes PTT-Monofilamentgarn beschrieben, das einen Durchmesser von 0,175 mm (eine Fasergröße von etwa 325 dtex) und einen Durchmesser von 0,208 mm (eine Fasergröße von etwa 460 dtex) hat. Gemäß den Erfindern der vorliegenden Erfindung wurde jedoch gefunden, dass eine Zahnbürste mit befriedigender Biegeerholung und Maßhaltigkeit durch die einfache Anwendung des PTT-Monofilamentgarns nicht erhältlich ist.
In dem Dokument (D) liegt eine dahingehende Beschreibung vor, dass die Grenzviskositätszahl des PTT-Monofilamentgarns vorzugsweise 0,5 dl/g oder mehr beträgt, und im Beispiel 1 desselben wird eine Zahnbürste beschrieben, die durch Füllen eines aus PTT-Harz mit einer Grenzviskositätszahl von 0,70 dl/g hergestellten PTT-Monofilamentgarns eines Durchmessers von 0,22 mm (eine Fasergröße von etwa 515 dtex) erhalten wurde, das gesponnen, gekühlt und in der Wärme verstreckt wurde und danach 10 Minuten lang einem Wärmehärten bei konstanter Länge bei 140 °C unterzogen wurde. Da das unter solchen Bedingungen erhaltene PTT-Monofilamentgarn eine niedrige Grenzviskositätszahl aufweist (mit anderen Worten: einen geringen Polymerisationsgrad), hat es auch eine geringe Zähigkeit und elastische Erholung. Daher können bei seiner Verwendung als Bürstenborste Risse, ein Verschleiß oder ein Auseinanderspreizen aufgrund der Ermüdung der Borste innerhalb einer kurzen Zeitspanne auftreten.
Auch ist bei dem im Dokument (D) beschriebenen Beispiel wegen ungeeigneter Wärmehärtungsbedingungen nach dem Verstreckungsverfahren die verbleibende Wärmeschrumpfung hoch. Dadurch wird während eines Füllverfahrens für Zahnbürsten das Aufrechtstehen (das Ausrichten) der Bürstenborsten wegen der erzeugten Wärme schlecht, wenn die Borsten getrimmt werden (um die Spitzen derselben auszurichten) oder am Ende angerundet werden (um die Spitzen derselben abzurunden), was ein Biegen der Borsten oder ein Auseinanderspreizen der Borsten ergibt. Zudem kann aufgrund der Wärmebehandlung, wie einer Hochtemperatur-Sterilisationsbehandlung, nach dem Fertigstellen der Bürste eine Verformung, ein Knicken oder ein Auseinanderspreizen der Borsten eintreten, wodurch dieses Garn für Bürstenborsten unbefriedigend ist.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Monofilamentgarn bereitzustellen, das eine ausgezeichnete Weichheit, Biegeerholung oder Haltbarkeit bei einer Langzeitanwendung hat, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
D.h. die vorliegende Erfindung ist wie folgt:

1. Ein PTT-Monofilamentgarn, bestehend aus einem PTT, das aus 90 Mol-% oder mehr Polytrimethylenterephthalat-Repetiereinheiten und 10 Mol-% oder weniger aus anderen Ester-Repetiereinheiten besteht, wobei das Garn eine Einzelfasergröße von 50 dtex oder mehr, eine Grenzviskositätszahl in einem Bereich von 0,8 bis 1,3 dl/g, ein Schrumpfen in siedendem Wasser von 2 % oder weniger und eine Reißfestigkeit von 2,2 cN/dtex oder mehr aufweist.
2. Ein PTT-Monofilamentgarn nach dem obigen Punkt 1, wobei das Schrumpfen in siedendem Wasser in einem Bereich von 0 bis 1,5 % liegt.
3. Ein PTT-Monofilamentgarn nach den obigen Punkten 1 oder 2, wobei die Spitzentemperatur des mechanischen Verlustfaktors in einem Bereich von 100 bis 120 °C liegt.
4. Ein PTT-Monofilamentgarn nach einem der obigen Punkte 1 bis 3, wobei das Garn Teilchen in einem Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-% enthält, die einen mittleren Durchmesser in einem Bereich von 0,01 bis 5 μm haben.
5. Eine Bürste, gefüllt mit Borsten des in einem der obigen Punkte 1 bis 4 definierten PTT-Monofilamentgarns.
6. Ein Verfahren zur Herstellung eines PTT-Monofilamentgarns, wobei, nachdem ein Rohmaterial-PTT-Monofilamentgarn mit einer Fasergröße von 50 dtex oder mehr gesponnen und verstreckt ist, das Rohmaterial-PTT-Monofilamentgarn einer Relaxationswärmebehandlung unter den Bedin gungen eines Relaxationsverhältnisses in einem Bereich von –10 bis +15 % und einer Wärmebehandlungstemperatur in einem Bereich von 100 bis 180 °C unterzogen wird.
7. Ein Verfahren zur Herstellung eines PTT-Monofilamentgarns nach dem obigen Punkt 6, wobei das Relaxationsverhältnis in einem Bereich von 1 bis 15 % liegt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung eines PTT-Monofilamentgarns gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Zur Lösung der oben erwähnten Aufgabe haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung sorgfältige Untersuchungen durchgeführt und fanden, dass ein PTT-Monofilamentgarn mit ausgezeichneter Weichheit, Biegeerholung sowie Haltbarkeit erhalten wird, indem man auf zweckmäßige Weise die Grenzviskosität eines PTT-Harzes auswählt und eine Wärmebehandlung durchführt, nachdem ein unverstrecktes Garn unter einer speziellen Bedingung verstreckt wurde, so dass es eine Heißschrumpfung in einem bestimmten Bereich aufweist. Somit wurde die vorliegende Erfindung fertiggestellt.
Das Monofilamentgarn der vorliegenden Erfindung ist für verschiedene Anwendungen verwendbar. Unter diesen ist es für eine Bürstenborste geeignet, weil es wenigstens ein dahingehendes Merkmal aufweist, dass die Verarbeitbarkeit und das Aufrechtstehen vorteilhaft sind, wenn eine Bürste daraus hergestellt wird, sich beim Gebrauch derselben ein weiches Gefühl ergibt, kein Auseinanderspreizen aufgrund einer Ermüdung der Borsten selbst nach einer Langzeitverwendung ergibt und die Maßhaltigkeit ausgezeichnet ist, wenn es einer Wärmebehandlung unterzogen wurde.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Das PTT-Monofilamentgarn gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Einzelfasergröße von 50 dtex oder mehr. Das PTT-Monofilamentgarn ist dadurch gekennzeichnet, dass es aufgrund seines niedrigen Elastizitätsmoduls sehr weich ist und eine ausgezeichnete elastische Erholung aufweist. Wenn die Einzelfasergröße 50 dtex oder mehr beträgt, sind sowohl die Festigkeit als auch die Biegeerholung ausreichend hoch, um der erforderlichen Leistungsfähigkeit bei der angestrebten Verwendung zu genügen. Die Einzelfasergröße beträgt vorzugsweise 56 dtex oder mehr, besonders bevorzugt liegt sie in einem Bereich von 100 bis 80 000 dtex und kann gemäß der Anwendung in zweckmäßiger Weise ausgewählt werden.
In der vorliegenden Erfindung bezieht sich PTT auf einen Polyester, der hauptsächlich aus 90 Mol-% oder mehr Trimethylenterephthalat-Repetiereinheiten besteht. Demgemäß schließt es PTT ein, das als dritte Komponente 10 Mol-% oder weniger einer anderen Säure-Komponente und/oder einer Glycol-Komponente enthält.
PTT wird durch die Polykondensation von Terephthalsäure oder einem funktionellen Derivat der Terephthalsäure, wie Dimethylterephthalat, mit Trimethylenglycol oder einem funktionellen Derivat desselben in Gegenwart eines Katalysators unter geeigneten reaktiven Bedingungen hergestellt. In dem Syntheseverfahren können eine oder mehrere dritte Komponenten zugegeben werden, um einen copolymerisierten Polyester zu ergeben. Ein von PTT verschiedener Polyester, wie Polyethylenterephthalat (nachstehend als PET bezeichnet) oder Nylon, kann mit PTT vermischt oder zusammen mit PTT als Verbundfaser (die eine Querschnittsform vom Hülle/Kern-Typ oder Seite-an-Seite-Typ hat) gesponnen werden.
Im Hinblick auf das Verbundspinnen, wie in den japanischen Offenlegungsschriften (Kokai) Nr. 43-19108, 11-189923, 2000-239927 und 2000-256918 offenbart wird, ist ein Seite-an-Seite-Typ oder ein exzentrischer Hülle/Kern-Typ bekannt, in dem das als erste Komponente verwendete PTT und PTT, Polyester wie PET oder Polybutylenterephthalat oder Nylon, die als zweite Komponente verwendet werden, in einer Seite-an-Seite-Weise oder einer exzentrischen Weise angeordnet sind.
Insbesondere ist die Kombination von PTT und PTT-Copolymer oder die Kombination von zwei Arten von PTT mit unterschiedlichen Grenzviskositätswerten vorteilhaft. Von diesen wird, wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2000-239927 offenbart ist, ein Verbundgarn vom Seite-an-Seite-Typ, das aus zwei Arten von PTT besteht, die unterschiedliche Grenzviskositätswerte haben und so angeordnet sind, dass dasjenige mit niedrigerer Viskosität dasjenige mit höherer Viskosität umgibt, so dass es eine gekrümmte Grenzfläche aufweist, besonders bevorzugt, weil es sowohl eine hohe Streckfähigkeit als auch eine hohe Bauschigkeit aufweist.
Da diesbezüglich das Verbundgarn, in dem zwei Arten von unterschiedlichen Polymeren in einer Seite-an-Seite-Weise oder einer exzentrischen Weise angeordnet sind, spontan Kräuselungen entwickeln kann, wird ein solches Verbundgarn zweckmäßigerweise bei Anwendungen oder auf Gebieten verwendet, in denen ein Ausrichten des Monofilamentgarns nicht erforderlich ist.
Eine dritte Komponente, die in dem PTT enthalten sein soll, schließt Folgendes ein: eine aliphatische Dicarbonsäure (Oxalsäure, Adipinsäure oder andere), eine alicyclische Dicarbonsäure (Cyclohexandicarbonsäure oder andere), eine aromatische Dicarbonsäure (Isophthalsäure, Natriumsulfoisophthalsäure oder andere), ein aliphatisches Glycol (Ethylenglycol, 1,2-Propylenglycol, Tetramethylenglycol oder andere), ein alicyclisches Glycol (Cyclohexandimethanol oder andere), ein aliphatisches Glycol, das aromatische Gruppen (1,4-Bis(β-hydroxyethoxy)benzol oder andere) enthält, ein Polyetherglycol (Polyethylenglycol, Polypropylenglycol oder andere), eine aliphatische Oxycarbonsäure (ω-Oxycapronsäure oder andere) und eine aromatische Oxycarbonsäure (p-Oxybenzoesäure oder andere). Auch Verbindungen mit 1 oder 3 oder mehr esterbildenden funktionellen Gruppen (wie Benzoesäure oder Glycerin) können verwendet werden, vorausgesetzt, dass das resultierende Polymer im Wesentlichen linear ist.
Dem PTT-Monofilamentgarn können Modifikationsadditive zugefügt werden, z.B. ein Mattierungsmittel wie Titanoxid, ein Stabilisator wie Phosphorsäure, ein Ultraviolettabsorber wie ein Hydroxybenzophenon-Derivat, ein Kristallkeimbildner wie Talk, ein Gleitmittel wie Aerozil, ein Antioxidationsmittel wie ein gehindertes Phenol-Derivat, ein Fungizid, ein Flammverzögerungsmittel, ein antistatisches Mittel, ein Pigment, ein fluoreszierendes Bleichmittel, ein Infrarotabsorber oder ein Entschäumer.
Da eine Glätte während des Verfahrens zur Herstellung eines Monofilamentgarns erforderlich ist, enthält das PTT-Monofilamentgarn der vorliegenden Erfindung Teilchen mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 0,01–5 μm, vorzugsweise von 0,01–2 μm, in einem Anteil in einem Bereich von 0,01–5 Gew.-%. Wenn Teilchen mit einem mittleren Durchmesser in einem Bereich von 0,01–5 μm in einem Anteil in einem Bereich von 0,01–5 Gew.-% enthalten sind, kann ein PTT-Monofilamentgarn mit hoher Glätte, ausgezeichneter Spinnbarkeit sowie hoher Festigkeit erhalten werden.
Die enthaltenen Teilchen bestehen vorzugsweise aus Titanoxid oder Pigment. In einer Anwendung, bei der z.B. ein hoher Weißgrad der Bürstenborsten, wie einer Zahnbürste, erforderlich ist, ist Titanoxid vorzugsweise in einem Anteil im Bereich von 0,50–5 Gew.-% enthalten. Da das PTT-Monofilamentgarn einen höheren Transparenzgrad aufweist als das PET-Monofilamentgarn, wird vorzugsweise etwas mehr Titanoxid zum PTT-Monofilamentgarn gegeben, um den gleichen Weißgrad wie denjenigen des PET-Monofilamentgarns zu erreichen. Obwohl gefärbte Monofilamentgarne durch Färben des Monofilamentgarns nach dem Spinnen desselben erhalten werden können, wird bei der Anwendung als Zahnbürste oder anderer ein gefärbtes Polymer, das Pigment enthält, vorzugsweise gesponnen, um das Monofilamentgarn darzustellen.
Die Grenzviskositätszahl des PTT-Monofilamentgarns liegt in einem Bereich von 0,8 bis 1,3 dl/g, vorzugsweise von 0,8–1,1 dl/g. Wenn die Grenzviskositätszahl 0,8 dl/g oder mehr beträgt, hat das sich ergebende PTT-Monofilamentgarn eine hohe Zähigkeit und hohe elastische Erholung, wodurch, wenn es als Bürste verwendet wird, Risse, Abrieb oder ein Auseinanderspreizen der Bürstenborsten selbst nach der Verwendung während einer langen Zeitspanne nicht auftreten. Wenn die Grenzviskositätszahl 1,3 dl/g oder weniger beträgt, ergibt sich auch kein Biegen des Monofilamentgarns während des Wärmebehandlungsverfahrens, wodurch, wenn es als Bürstenborste verwendet wird, die Ausrichtung derselben beibehalten werden kann, so dass die Herstellung der Bürste erleichtert wird. D.h. durch die Beibehaltung der Grenzviskositätszahl in einem Bereich von 0,8 – 1,3 dl/g ist es möglich, ein PTT-Monofilamentgarn zu erhalten, das eine ausgezeichnete Ausrichtung, Zähigkeit und Biegeerholung hat.
Diesbezüglich wird die Grenzviskositätszahl [η] durch die folgende Gleichung berechnet, basierend auf dem Verhältnis (ηsp/C) der spezifischen Viskosität ηsp zur Konzentration C (g/100 ml), die unter Verwendung von o-Chlorphenol bei 35 °C mit einem Ostwald-Viskositätsrohr gemessen wird, wobei das Verhältnis auf eine Konzentration von Null extrapoliert wird.
Das PTT-Monofilamentgarn gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Schrumpfung in siedendem Wasser von 2 % oder weniger, vorzugsweise von weniger als 2 %, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0 – 1,5. Obwohl das PTT-Monofilamentgarn bezüglich der elastischen Dehnungserholung dem Nylon-Monofilamentgarn oder PET-Monofilamentgarn überlegen ist, ist es durch eine hohe Wärmeschrumpfung gekennzeichnet. Wenn die Schrumpfung in siedendem Wasser 2 % oder weniger ist, ist die Wärmeschrumpfung des Garns während der Verarbeitung oder Verwendung eines Produkts wie einer Bürste gering, wodurch kaum eine Größenänderung, Verformung oder ein Knicken des Monofilamentgarns auftritt. Z.B. werden im Allgemeinen während des Herstellungsverfahrens einer Zahnbürste, nachdem ein Bündel der vorher zu einer bestimmten Länge geschnittenen Monofilamentgarne in ein Loch gedrückt wurde, das in einem Griff einer Zahnbürste gebildet wurde, das Trimmen (gleichmäßiges Anordnen der Spitzenenden der Borsten) und das Endabrunden (Abrunden der Spitzenenden der Borsten) durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird Wärme erzeugt, weil die Spitzenenden der Borsten mit einem Schleifstein abgerieben werden, der mit hoher Geschwindigkeit rotiert. Wenn selbst in einem solchen Fall die Schrumpfung in siedendem Wasser 2 % oder geringer ist, erfolgen keine Verformung, kein Knicken oder ein Auseinanderspreizen der Bürstenborsten aufgrund der so erzeugten Wärme, und das Aufrechtstehen (die Ausrichtung) der Bürstenborsten wird nicht beeinträchtigt.
Weiterhin ist auf den Gebieten, in denen das Monofilamentgarn verwendet wird (wie Bürstenborste oder Verbindungsgarn für ein dreidimensionales Textilerzeugnis), oft eine hohe Biegeerholung notwendig. Gemäß einer durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchung wurde gefunden, dass die Biegeerholung umso größer ist, je geringer die Wärmeschrumpfung ist. Durch Regelung der Schrumpfung in siedendem Wasser auf 2 % oder weniger ist ein PTT-Monofilamentgarn mit einer hohen Biegeerholung erhältlich, und wenn es für Bürstenborsten verwendet wird, weisen diese eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber dem Auseinanderspreizen selbst nach einer Langzeitanwendung auf.
Zur Regelung der Schrumpfung in siedendem Wasser auf einen geeigneten Bereich wird das PTT-Monofilamentgarn einer Wärmebehandlung unter einer geeigneten Bedingung unterzogen, nachdem es gesponnen und verstreckt ist. Obwohl die Wärmebehandlung nach dem Spinnen und Strecken durchgeführt werden kann, wird das PTT-Monofilamentgarn vorzugsweise einer Wärmebehandlung unterzogen, nachdem es in Form eines Wickelkörpers aufgewickelt ist.
Sofern die Schrumpfung in siedendem Wasser in einem durch die vorliegende Erfindung definierten Bereich liegt, kann die Wärmebehandlung eine solche eines Relaxationssystems, eines Systems konstanter Länge oder eines Strecksystems sein. Sie wird bei einem durch die folgende Gleichung berechneten Relaxationsverhältnis im Bereich von –10 bis +15 % durchgeführt. Relaxationsverhältnis (%) = {(L0 – L1)/L0} × 100, wobei L0 die Länge eines Monofilamentgarns vor der Wärmebehandlung ist und L1 die Länge eines Monofilamentgarns ist, das während der Wärmebehandlung eingespannt wurde.
Die Relaxationswärmebehandlung ist eine solche, die bei einem Relaxationsverhältnis von größer als 0 % unter einer derartigen Bedingung durchgeführt wird, dass das Monofilamentgarn frei schrumpfbar ist oder so eingeschränkt ist, dass es in einem vorher bestimmten Verhältnis bezogen auf die Garnlänge vor der Wärmebehandlung schrumpfen kann. Das PTT-Monofilamentgarn wird vorzugsweise einer Relaxationswärmebehandlung bei einem Relaxationsverhältnis unterzogen, das gleich der Wärmeschrumpfung bei Wärmebehandlungstemperatur oder etwas kleiner als dieselbe ist, da das Monofilamentgarn nach der Wärmebehandlung geradlinig ist. Konkret ausgedrückt: das Relaxationsverhältnis liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1–15 %, besonders bevorzugt von 5 bis 12 %. Wenn das Relaxationsverhältnis 15 % übersteigt, d.h. das Monofilamentgarn sich selbst nach der Wärmebehandlung in einem schlaffen Zustand befindet, ist die Ausrichtung des Monofilamentgarns häufig verschlechtert.
Eine Wärmebehandlung bei konstanter Länge ist eine solche, die bei einem Relaxationsverhältnis von 0 % durchgeführt wird, wobei eine Längenänderung des Monofilamentgarns vor und nach der Wärmebehandlung verhindert wird. Eine Streckwärmebehandlung ist eine solche, die bei einem Relaxationsverhältnis von kleiner als 0 % durchgeführt wird, d.h. das Monofilamentgarn wird in einem verstreckten Zustand in einem vorher bestimmten Verhältnis bezogen auf die Länge vor der Wärmebehandlung einer Wärmebehandlung unterzogen. Wenn das PTT-Monofilamentgarn einer Wärmebehandlung bei konstanter Länge oder der Streckwärmebehandlung unterzogen wird, liegt das Relaxationsverhältnis vorzugsweise in einem Bereich von –10 bis 0 %. Diesbezüglich ist eine hohe Temperatur notwendig, um eine Schrumpfung in siedendem Wasser von 2 % oder weniger bei der Wärmebehandlung bei konstanter Länge oder der Streckwärmebehandlung zu erhalten. Eine übermäßig hohe Temperatur kann jedoch ein Reißen des Garns oder eine Verringerung der Garnfestigkeit während der Wärmebehandlung verursachen.
Die Wärmebehandlungstemperatur des PTT-Monofilamentgarns liegt vorzugsweise in einem Bereich von 100–180 °C, besonders bevorzugt von 120–160 °C. Da es möglich ist, die Schrumpfung in siedendem Wasser ohne die Wärmebehandlung in einem übermäßig schlaffen Zustand auf 2 % oder weniger zu reduzieren, wenn die Wärmebehandlungstemperatur 100 °C oder höher ist, wird die Ausrichtung des Monofilamentgarns nicht beeinträchtigt. Wenn die Wärmebehandlungstemperatur andererseits 180 °C oder niedriger ist, erfolgt kein Reißen des Garns während der Wärmebehandlung, und die Garnfestigkeit wird nicht reduziert.
Die Wärmebehandlungszeit kann zweckmäßig gemäß dem Bündelzustand des Monofilamentgarns, das einer Wärmebehandlung unterzogen werden soll, ausgewählt werden. Wenn z.B. ein strangförmiges Bündel von etwa 200–400 PTT-Monofilamentgarnen, die jeweils einen Durchmesser von 0,2 mm (eine Fasergröße von etwa 430 dtex) haben, einer Wärmebehandlung unterzogen wird, beträgt die Wärmebehandlungszeit vorzugsweise 20 Minuten oder mehr, besonders bevorzugt 30 Minuten oder mehr, um den Monofilament-Innenteil des Strangs einer ausreichenden Wärmebehandlung zu unterziehen. Wenn die Wärmebehandlungszeit zu kurz ist, ist es schwierig, die Schrumpfung in siedendem Wasser auf 2 % oder weniger zu reduzieren und es erfolgt eine Wärmehärtungsunregelmäßigkeit zwischen den entsprechenden Monofilamentgarnen und/oder in der Längsrichtung derselben, was eine Unregelmäßigkeit der Wärmeschrumpfung ergibt. Wenn das Garn demgemäß für eine Bürstenborste verwendet wird, können die Wärme, die während der Herstellung einer Bürste auf das Garn angewendet wird oder die Hochtemperatursterilisationsbehandlung der Bürste eine Verformung oder ein Knicken der Borste oder ein Auseinanderspreizen der Borsten verursachen.
Wenn die verstreckten PTT-Monofilamentgarne andererseits kontinuierlich einer Wärmebehandlung in einem lockeren Zustand unterzogen werden, wobei kein Bündel geformt wird, in dem sie in engem Kontakt zueinander vorliegen, wird die Wärmebehandlungszeit kurz, vorausgesetzt, dass die Anforderung der vorliegenden Erfindung erfüllt wird, z.B. eine Minute oder weniger, weil Wärme leicht auf die individuellen Monofilamentgarne übertragen wird.
Das PTT-Monofilamentgarn gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Spitzentemperatur des mechanischen Verlustfaktors (nachstehend als Tmax bezeichnet), die durch Messung der dynamischen Viskoelastizität erhalten wird, vorzugsweise in einem Bereich von 100–120 °C, besonders bevorzugt von 105 bis 114 °C. Zur Regelung von Tmax auf diesen Bereich wird das PTT-Monofilamentgarn unter einer geeigneten Bedingung einer Wärmebehandlung unterzogen, nachdem es z.B. gesponnen und gestreckt wurde. Wenn Tmax in diesem Bereich liegt, beträgt die Schrumpfung in siedendem Wasser 2 % oder weniger, wodurch ein Monofilamentgarn mit ausgezeichneter Biegerholung und Ausrichtung erhältlich ist.
Das PTT-Monofilamentgarn gemäß der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise einen Grad der kristallinen Orientierung in einem Bereich von 90–95 %. Der Grad der kristallinen Orientierung von 95 % ist der maximale Wert, der für das PTT-Monofilamentgarn erreichbar ist, und ein Bereich von 90–95 % ist wirksam, um ein PTT-Monofilamentgarn mit ausgezeichneter Zähigkeit und/oder einer ausgezeichneten Biegeerholung zu erhalten.
Das PTT-Monofilamentgarn gemäß der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise eine Reißdehnung in einem Bereich von 35–65 %, besonders bevorzugt von 35 bis 55 %. Wenn die Reißdehnung in diesem Bereich liegt, ist das Monofilamentgarn zäh und weist kein Aufspalten der Bürstenborste auf, wenn sie während einer langen Zeitspanne verwendet wird, und ebenfalls existiert keine Dickenunregelmäßigkeit in der Längsrichtung des Monofilamentgarns, so dass der Produktwert erhöht ist.
Das PTT-Monofilamentgarn gemäß der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise eine Reißfestigkeit von 2,2 cN/dtex oder mehr. Wenn die Reißfestigkeit 2,2 cN/dtex oder mehr ist, ist die Festigkeit genügend hoch, um ein Aufspalten oder Verschleißen der Bürste zu verhindern, selbst wenn sie während einer langen Zeitspanne verwendet wird.
Die Fasergröße des PTT-Monofilamentgarns der vorliegenden Erfindung kann in geeigneter Weise gemäß den Anwendungen des Monofilamentgarns ausgewählt werden. Wenn es z.B. für eine Zahnbürste verwendet wird, liegt die Fasergröße vorzugsweise in einem Bereich von 200–600 dtex, besonders bevorzugt von 250 bis 550 dtex. Wenn die Fasergröße in diesem Bereich liegt, lassen sich die Verunreinigungen der Zähne in ausreichendem Maße entfernen, ohne dass das Zahnfleisch beschädigt wird, weil die Härte der Zahnbürste zweckmäßig ist und keine Borste in einem Spalt zwischen den Zähnen eingefangen wird.
Wenn das PTT-Monofilamentgarn gemäß der vorliegenden Erfindung als Verbindungsgarn verwendet wird, um die vordere und die hintere Maschenschicht einer dreidimensionalen Maschenware miteinander zu verbinden, liegt die Fasergröße vorzugsweise in einem Bereich von 50–1200 dtex, mehr bevorzugt bei 560 dtex oder weniger, noch mehr bevorzugt bei 280 dtex oder weniger.
Wenn das PTT-Monofilamentgarn gemäß der vorliegenden Erfindung als Saite für einen Tennis- oder Badmintonschläger verwendet wird, liegt die Fasergröße vorzugsweise in einem Bereich von 7000–22 000 dtex. Wenn es für ein Musikinstrument wie als Saite einer Gitarre verwendet wird, liegt die Fasergröße vorzugsweise in einem Bereich von 2000–14 000 dtex, und wenn es als Stuhlbezug verwendet wird, vorzugsweise in einem Bereich von 50–2500 dtex.
Das PTT-Monofilamentgarn der vorliegenden Erfindung kann auch ein Mehrfachzwirn oder ein eindrähtiger Zwirn einer Mehrzahl von Einfachgarnen sein.
Das PTT-Monofilamentgarn der vorliegenden Erfindung kann eine gleichmäßige oder ungleichmäßige Dicke in der Längsrichtung haben oder mit Kräuseln versehen sein. Der Querschnitt des Garns kann verschiedenartige Formen aufweisen, wie ein Kreis, ein Dreieck, eine L-Form, eine T-Form, eine Y-Form, eine W-Form, eine achtlappige Form, eine flache Form oder eine Hundeknochenform, wobei eine polygonale Form, eine mehrlappige Form, eine hohle Form oder sogar eine unbestimmte Form eingeschlossen sein können.
Auch wenn es als Bürste oder etwas anderes verwendet wird, kann ein freies Ende des PTT-Monofilamentgarns abgerundet oder konisch sein, oder ein freies Ende und/oder eine Oberfläche des Garns kann mit Kratern oder Mikrovertiefungen versehen sein. Beliebige Verfahren können zum Erhalten einer solchen Modifikation des freien Endes oder der Oberfläche des PTT-Monofilamentgarns verwendet werden. Z.B. kann eine Alkali-Gewichtsreduktion verwendet werden.
Das PTT-Monofilamentgarn gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch ein konventionelles Verfahren gesponnen und gestreckt werden, z.B. wie folgt.
In 1 werden PTT-Pellets in einem Trockner 1 getrocknet und einem Extruder 2 zugeführt, um ein geschmolzenes PTT zu bilden. Das geschmolzene PTT wird durch einen Krümmer 3 dem Spinnkopf 4 zugeführt, durch eine darin montierte Zahnradpumpe 5 dosiert und aus einer Spinndüse 6 gesponnen. Das so geschmolzene PTT, das somit zu einer Filamentform 7 gesponnen ist, wird in einem Abschreckwasserbad 8 abgeschreckt und durch eine Gruppe erster Rollen 9, die sich mit konstanter Geschwindigkeit drehen, zu einer vorher bestimmten Fasergröße gezogen, um ein unverstrecktes Monofilamentgarn darzustellen. Dann wird das unverstreckte Monofilamentgarn in einem Warmwasserbad 10 bei einer vorher bestimmten Temperatur durch eine Gruppe zweiter Rollen 11 verstreckt, so dass es einem ersten Verstrecken unterzogen wird. Danach wird das Monofilamentgarn einer Wärmebehandlung bei konstanter Länge oder einer Relaxationswärmebehandlung in einem Dampfbad 12 bei einer vorher bestimmten Temperatur unterzogen und durch eine Spulmaschine 14 aufgenommen, nachdem es eine Gruppe dritter Rollen 13 durchlaufen hat.
Das Verstrecken in dem Warmwasserbad ist nicht auf ein Einstufen-Verstrecken beschränkt, sondern kann ein Mehrstufen-Verstrecken sein. Die Schrumpfung in siedendem Wasser des PTT-Monofilamentgarns kann gemäß der Temperatur, der Zeit, dem Relaxationsverhältnis und/oder dem Streckverhältnis während der Wärmebehandlung eingestellt werden.
Das PTT-Monofilamentgarn gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Reduktion des Reibungswiderstands oder zur Verbesserung der antistatischen Eigenschaft vorzugsweise mit einem Veredelungsmittel versehen, um die Verfahrens-Durchlaufeigenschaft in einem anschließenden Verfahren zu verbessern. Weiterhin kann ein wasserabweisendes Mittel oder ein Feuchtigkeitsabsorptionsmittel gemäß den erforderlichen Funktionen aufgetragen werden. Das Veredelungsmittel wird vorzugsweise zwischen dem Dampfbad 12 und der Gruppe der dritten Rollen 13 aufgetragen.
Obwohl die Arten des Veredelungsmittels nicht eingeschränkt sind, wird vorzugsweise ein Gemisch von Veredelungsmitteln verwendet, in dem ein aliphatischer Ester, Mineralöl, Polyether, nichtionisches Tensid und/oder ionisches Tensid in einem geeigneten Verhältnis vermischt werden.
Die Aufnahme des Veredelungsmittels liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,01–0,3 Gew.-%.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele ausführlicher beschrieben. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt sein.
Die Mess- und Bewertungsmethoden sind diesbezüglich wie folgt:
(1) Reißfestigkeit, Reißdehnung und Schrumpfung in siedendem Wasser
Die Reißfestigkeit, Reißdehnung und Schrumpfung in siedendem Wasser wurden gemäß JIS-L-1013 gemessen; Methode B der Schrumpfung in siedendem Wasser (Filament-Schrumpfung) und der Mittelwert von zehn Messungen wurde in den entsprechenden Punkten berechnet.
(2) Spitzentemperatur des mechanischen Verlustfaktors
Eine Vorrichtung zur Messung der dynamischen Viskoelastizität vom Typ Rheovibron DDV-EIIA, hergestellt von Toyo Baldwin K.K., wurde zum Erstellen einer Kurve des mechanischen Verlustfaktors (tan δ) gegenüber der Temperatur eines Teststücks von etwa 0,1 mg bei der entsprechenden Temperatur an trockener Luft unter der Bedingung verwendet, dass die Messfrequenz 110 Hz ist und die Temperaturzunahmerate 5°C/min beträgt. Aus dieser Kurve wurde eine Temperatur bestimmt, bei der tan δ einen Peak (Tmax) aufweist.
(3) Kristallinitätsgrad
Unter Verwendung einer Röntgenbeugungsapparatur wurde eine Beugungsintensitätskurve eines Teststücks einer Dicke von etwa 0,5 μm zwischen Beugungswinkeln von 7° und 35° aufgezeichnet.
Die Messbedingung war wie folgt: 30 kV, 80 A, eine Abtastgeschwindigkeit von 1°/min, eine Vorschubgeschwindigkeit von 10 mm/min, eine Zeitkonstante von 1 Sekunde und ein Aufnahmespalt von 0,3 mm.
Die bei 2θ = 16° und 22° dargestellten Reflexionen waren die Flächen (010) bzw. (110). Weiterhin wurde eine Beugungsintensitätskurve dargestellt, wobei die Fläche (010) in einer Orientierungswinkelrichtung von –180° bis +180° orientiert wurde. Ein bei +180° erhaltener Mittelwert der Beugungsintensitätskurve wurde erhalten, und eine horizontale Linie wurde gezogen, die die Grundlinie darstellt. Eine senkrechte Linie wurde von der Spitze zur Grundlinie gezogen, und der Mittelpunkt der Höhe der senkrechten Linie wurde bestimmt. Eine horizontale Linie, die durch den Mittelpunkt läuft, wurde so gezogen, dass sie die Beugungsintensitätskurve schneidet, und der Abstand zwischen den zwei Schnittpunkten wird gemessen. Der so erhaltene Abstand wurde in den Orientierungswinkel H umgewandelt.
Der Kristallinitätsgrad wird durch die folgende Gleichung angegeben: Kristallinitätsgrad (%) = {(180 – H)/180} × 100
(4) Biegeerholung (Beständigkeit gegenüber einem Auseinanderspreizen der Borsten)
Die Biegeerholung wurde gemäß JI5-5-3016 gemessen, das einen Erholungstest der Borsten definiert, und der Mittelwert von zehn Messungen wurde berechnet.
Hierbei wurden zwei Heißwassertemperaturen – 60+2 °C und 35±2°C – für die Wärmebehandlung verwendet, während eine Last aufgebracht wurde.
(5) Aufrechtstehen der Borsten
Eine Zahnbürste wurde hergestellt, indem man Borsten zu einer Länge von 7,00+0,15 mm entlang einer horizontalen Ebene schnitt, und das Aufrechtstehen (Ausrichtung) der Borsten wurde mit dem bloßen Auge beobachtet. Die Ergebnisse wurden gemäß den folgenden drei Kriterien bewertet:

o:: es wurde keine Verformung oder kein Knicken der Borsten beobachtet
Δ:: es wurde eine geringe Verformung und ein geringes Knicken der Borsten beobachtet
x:: es wurde eine beträchtliche Verformung und ein beträchtliches Knicken der Borsten beobachtet

(6) Beständigkeit gegenüber einem Auseinanderspreizen
Hergestellte Zahnbürsten wurden eine Woche lang von zehn Testpersonen verwendet, und das mittlere Auseinanderspreizen der zehn Zahnbürsten wurde gemäß den folgenden Kriterien bewertet:

o:: es wurde kaum ein Auseinanderspreizen beobachtet
Δ:: ein Auseinanderspreizen war wahrnehmbar
x:: es wurde ein beträchtliches Auseinanderspreizen beobachtet

(7) Beschädigung der Borsten
Hergestellte Zahnbürsten wurden eine Woche lang von zehn Testpersonen verwendet, und die mittlere Beschädigung der Borsten der zehn Zahnbürsten wurde gemäß den folgenden Kriterien bewertet:

o:: es wurde kein Aufspalten oder kein Verschleiß der Borstenspitze beobachtet
Δ:: es wurde ein geringes Aufspalten oder ein geringer Verschleiß der Borsten beobachtet
x:: es wurde ein beträchtliches Aufspalten oder ein beträchtlicher Verschleiß der Borsten beobachtet

(8) Kupferplattenabriebtest (Möglichkeit der Beschädigung der Zähne und des Zahnfleisches)
Borsten einer hergestellten Zahnbürste wurden in rechten Winkeln mit einer Kupferplatte mit einer glatten Oberfläche unter einer Last von 70 N pro Flächeneinheit (cm²) in dem oberen Zustand in Kontakt gebracht, die Kupferplattenoberfläche wurde 10 Sekunden lang mit der Bürste mit einer Streichlänge von 1 cm und einer Streichgeschwindigkeit von 120 Streichvorgängen/min geschrubbt. Danach wurde die Oberfläche der Kupferplatte mit dem bloßen Auge beobachtet und gemäß den folgenden fünf Kriterien bewertet.
Der Mittelwert von zehn Messungen wurde berechnet.

5:: es war keine Beschädigung ersichtlich
4:: eine geringe Beschädigung war bei einem bestimmten Blickwinkel ersichtlich
3:: eine Beschädigung war bei jedem Blickwinkel ersichtlich
2:: eine große Beschädigung war klar ersichtlich
1:: die Oberfläche war beträchtlich beschädigt

(9) Gefühl bei der Anwendung
Hergestellte Zahnbürsten wurden eine Woche lang von zehn Testpersonen verwendet, und das Gefühl bei der Anwendung wurde durch einen sensorischen Test gemäß den folgenden Kriterien bewertet. Die Bewertungswerte von zehn Testpersonen wurden gemittelt.

5:: sehr weich
4:: etwas weich
3:: gewöhnlich
2:: hart
1:: sehr hart

Beispiel 1
Ein Rohmaterial-PTT-Monofilamentgarn wurde unter den folgenden Bedingungen aus PTT-Polymer mit einer Grenzviskositätszahl [η] von 0,92 dl/g, das 0,1 Gew.-% Titanoxid enthält, hergestellt.

Extrusionsrate des Polymers: 2,52 g/min
Spinntemperatur: 260 °C
Wassertemperatur des Abschreckbades: 40 °C
Umfangsgeschwindigkeit der Aufnahmerolle (erste Rolle): 15,8 m/min
Wassertemperatur des Streckbades: 55 °C
Umfangsgeschwindigkeit der Streckrolle (zweite Rolle): 79,2 m/min
Dampftemperatur des Wärmebehandlungsbades: 120 °C
Umfangsgeschwindigkeit der dritten Rolle: 72 m/min
Aufnahmegeschwindigkeit: 72 m/min

Das gemäß den obigen Bedingungen erhaltene PTT-Monofilamentgarn hatte die folgenden physikalischen Eigenschaften:

Grenzviskositätszahl: 0,90 dl/g
Garndurchmesser: 0,18 mm
Fasergröße: 355 dtex
Reißfestigkeit: 3,0 cN/dtex
Reißdehnung: 48,1 %
Schrumpfung in siedendem Wasser: 6,4 %

Das so hergestellte PTT-Monofilamentgarn wurde unter Bildung eines Strangs mit 100 Enden aufgewickelt und dann unter den folgenden Bedingungen einer

Wärmebehandlung unterzogen:
Wärmebehandlungstemperatur: 120 °C
Wärmebehandlungszeit: 60 min
Relaxationsverhältnis: 5 %

Das sich ergebende PTT-Monofilamentgarn wurde einem gebräuchlichen Verfahren zur Herstellung von Zahnbürsten zugeführt.
Die physikalischen Eigenschaften und die Biegeerholung des Monofilamentgarns und die Bewertung der so erhaltenen Zahnbürste sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiele 2 bis 6
Das PTT-Monofilamentgarn und Zahnbürsten wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 erhalten, außer dass die Wärmebehandlung unter den in der Tabelle 1 aufgeführten Bedingungen durchgeführt wurde. Die physikalischen Eigenschaften und die Biegeerholung der Monofilamentgarne und die Bewertung der so erhaltenen Zahnbürsten sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 7
Ein PTT-Monofilamentgarn wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 aus PTT-Polymer mit einer Grenzviskositätszahl [η] von 1,13 dl/g, das 0,1 Gew.-% Titanoxid enthält, hergestellt, das dann unter den Bedingungen von Beispiel 3 einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, um das erfindungsgemäße PTT-Monofilamentgarn zu ergeben. Zahnbürsten wurden aus dem sich ergebenden Monofilamentgarn auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt.
Die physikalischen Eigenschaften und die Biegeerholung des Monofilamentgarns und die Bewertung der so erhaltenen Zahnbürste sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiele 8 bis 10
Rohmaterial-PTT-Monofilamentgarne wurden auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, außer dass der Gehalt an Titanoxid auf 0 Gew.-% (Beispiel 8), 3 Gew.-% (Beispiel 9) bzw. 6 Gew.-% (Beispiel 10) abgeändert wurde, und dieselben wurden dann unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 3 einer Wärmebehandlung unterzogen, um die erfindungsgemäßen PTT-Monofilamentgarne zu ergeben. Die sich ergebenden PTT-Monofilamentgarne wurden einem gebräuchlichen Verfahren zur Herstellung von Zahnbürsten zugeführt.
Die physikalischen Eigenschaften und die Biegeerholung der Monofilamentgarne und die Bewertung der so erhaltenen Zahnbürsten sind in der Tabelle 1 aufgeführt.
Vergleichsbeispiele 1 und 2
PTT-Monofilamentgarne und Zahnbürsten wurden auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 erhalten, außer dass die Wärmebehandlung unter den in der Tabelle 2 aufgeführten Bedingungen durchgeführt wurde. Die physikalischen Eigenschaften und die Biegeerholung der Monofilamentgarne und die Bewertung der so erhaltenen Zahnbürsten sind in der Tabelle 2 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 3
Ein Rohmaterial-PTT-Monofilamentgarn wurde aus PTT-Polymer mit einer Grenzviskositätszahl [n] von 0,70 dl/g, das 0,1 Gew.-% Titanoxid enthält, unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 hergestellt, das dann unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 3 einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, um das abschließende PTT-Monofilamentgarn zu ergeben. Zahnbürsten wurden unter Verwendung des sich ergebenden Monofilamentgarns auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt.
Die physikalischen Eigenschaften und die Biegeerholung des Monofilamentgarns und die Bewertung der so erhaltenen Zahnbürste sind in der Tabelle 2 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 4
Ein abschließendes PTT-Monofilamentgarn wurde unter den gleichen Produktionsbedingungen wie im Beispiel 1 und den gleichen Wärmebehandlungsbedingungen wie im Beispiel 3 erhalten, außer dass die nach der Wärmebehandlung gemessene Fasergröße 44 dtex betrug.
Zahnbürsten wurden aus dem sich ergebenden Monofilamentgarn auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt.
Die physikalischen Eigenschaften und die Biegeerholung der Monofilamentgarne und die Bewertung der so erhaltenen Zahnbürsten sind in der Tabelle 2 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 5
Zahnbürsten wurden auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 aus Nylon 612 (nachstehend als N612 bezeichnet)-Monofilamentgarn hergestellt, das unter den in Tabelle 2 aufgeführten Bedingungen einer Wärmebehandlung unterzogen wurde.
Die physikalischen Eigenschaften und die Biegeerholung der Monofilamentgarne und die Bewertung der so erhaltenen Zahnbürsten sind in der Tabelle 2 aufgeführt.
Aus dem Vorhergehenden wurde Folgendes gefunden.
Gemäß den Beispielen 1 bis 10 hat jedes der erfindungsgemäßen PTT-Monofilamentgarne eine geeignete Schrumpfung in siedendem Wasser, wodurch die sich ergebenden Zahnbürsten keine Verformung oder kein Knicken der Borsten und ein ausgezeichnetes Aufrechtstehen aufwiesen. Auch die Biegeerholung derselben war ausreichend hoch, so dass sich eine hohe Beständigkeit gegenüber dem Auseinanderspreizen in dem tatsächlichen Test ergibt. Eine Beschädigung der Borste war kaum ersichtlich, was auf eine hohe Haltbarkeit hinweist. In dem Kupferplattenabriebtest wurde die Oberfläche der Kupferplatte sehr gering beschädigt, und es ergab sich ein sehr weiches Gefühl bei der Anwendung. Somit war das PTT-Monofilamentgarn für eine Zahnbürste geeignet.
Da im Vergleichsbeispiel 1 die Schrumpfung in siedendem Wasser des Monofilamentgarns übermäßig hoch war, war eine Verformung oder ein Knicken der Borsten in der sich ergebenden Zahnbürste ersichtlich, und das Aufrechtstehen der Borste war ungünstig. Auch hatte das Monofilamentgarn eine niedrige Biegeerholung, und daher erfolgte bei dem tatsächlichen Anwendungstest der Zahnbürste ein hohes Auseinanderspreizen der Borsten.
Im Vergleichsbeispiel 2 erfolgte ein Reißen des Garns während der Wärmebehandlung, weil die Wärmebehandlungstemperatur zu hoch war. Da das sich ergebende Monofilamentgarn eine niedrige Schrumpfung in siedendem Wasser und eine geringe Festigkeit hat, erfolgte ein Aufspalten oder ein Verschleiß der Borsten der Zahnbürste in dem tatsächlichen Anwendungstest. Auch ergab sich ein etwas hartes Gefühl bei der Anwendung.
Da im Vergleichsbeispiel 3 die Grenzviskositätszahl des Monofilamentgarns zu niedrig war, waren auch sowohl die Reißfestigkeit als auch die Biegeerholung gering, wobei bei dem tatsächlichen Anwendungstest ein Aufspalten und ein Verschleiß der Borste gebildet wurden. Auch war die Beständigkeit gegenüber einem Auseinanderspreizen der Borsten gering.
Da im Vergleichsbeispiel 4 die Fasergröße des Monofilamentgarns zu gering ist, war die absolute Festigkeit eines einzelnen Monofilamentgarns ungenügend und die Biegeerholung war gering, wodurch bei tatsächlichem Anwendungstest der Zahnbürste ein gewisses Aufspalten oder ein gewisser Verschleiß ersichtlich waren. Auch war das Auseinanderspreizen der Borsten ziemlich groß.
Im Vergleichsbeispiel 5 hatte das N612-Monofilamentgarn eine niedrige Biegeerholung. Bei dem tatsächlichen Anwendungstest der Zahnbürste waren ein Aufspalten oder ein Verschleiß der Borsten ersichtlich. Der Beschädigungsgrad der Kupferplattenoberfläche war etwas hoch und es ergab sich ein hartes Gefühl bei der Anwendung.
Möglichkeiten der gewerblichen Anwendung
Das erfindungsgemäße PTT-Monofilamentgarn hat einen niedrigen Elastizitätsmodul und ist somit weich. Wenn es z.B. für eine Zahnbürste verwendet wird, ist die Verarbeitbarkeit während der Produktion ausgezeichnet. Die sich ergebende Bürste fühlt sich bei der Anwendung weich an. Zähne und/oder das Zahnfleisch werden durch die Zahnbürste unter Verwendung des erfindungsgemäßen Monofilamentgarns nicht beschädigt. Das Monofilamentgarn hat eine geringe thermische Schrumpfung, und daher hat eine aus dem Monofilamentgarn hergestellte Zahnbürste derartige Eigenschaften, dass die Borste ein hervorragendes Aufrechtstehen (Ausrichtung) aufweist und keine Verformung oder kein Knicken der Borsten auftritt, die durch eine Wärmebehandlung wie Heißwassersterilisation verursacht werden. Da das erfindungsgemäße Monofilamentgarn weiterhin eine vorteilhafte Zähigkeit, Streckerholung oder Biegeerholung aufweist, ist eine daraus hergestellte Bürste frei von einer Beschädigung, einem Verschleiß oder einem Auseinanderspreizen der Borsten und somit von ausgezeichneter Haltbarkeit.
Das erfindungsgemäße PTT-Monofilamentgarn ist für Borsten einer Bürste, einschließlich Zahnbürste, kosmetischer Bürste, Haarbürste und verschiedener industrieller Bürsten, brauchbar. Es ist auch für ein Fischnetz, eine Angel, Schnur, Kunstrasen, einen Reißverschluss, einen Klettverschluss, eine Tennisschlägersaite, eine Saite eines Musikinstruments, ein Verbindungsgarn für ein dreidimensionales Textilerzeugnis, ein gewebtes oder gestricktes Textilerzeugnis für einen Stuhlbezug, eine Papierleinwand, ein Papiernetz, ein Sieb, einen Filter, einen Riemen, ein industrielles Nähgarn oder ein Seil brauchbar.

Claims

Polytrimethylenterephthalat-Monofilamentgarn, bestehend aus einem PTT, das aus 90 mol-% oder mehr Polytriniethylenterephthalat-Repetiereinheiten und 10 mol-% oder weniger aus anderen Ester-Repetiereinheiten besteht, wobei das Garn eine Einzelfasergröße von 50 dtex oder mehr, eine Grenzviskosität in einem Bereich von 0,8 bis 1,3 dl/g, ein Schrumpfen in siedendem Wasser von 2 % oder weniger und eine Reißfestigkeit von 2,2 cN/dtex oder mehr aufweist.
Polytrimethylenterephthalat-Monofilamentgarn nach Anspruch 1, wobei das Schrumpfen in siedendem Wasser in einem Bereich von 0 bis 1,5 % liegt.
Polytrimethylenterephthalat-Monofilamentgarn nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spitzentemperatur des mechanischen Verlustfaktors in einem Bereich von 100 bis 120 °C liegt.
Polytrimethylenterephthalat-Monofilamentgarn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Garn Teilchen in einem Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-% enthält, die einen mittleren Durchmesser in einem Bereich von 0,01 bis 5 μm haben.
Bürste, gefüllt mit Borsten des in einem der Ansprüche 1 bis 4 definierten Polytrimethylenterephthalat-Monofilamentgarns.
Verfahren zur Herstellung eines Polytrimethylenterephthalat-Monofilamentgarns, wobei, nachdem ein Ausgangsmaterial-Polytrimethylenterephthalat-Monofilamentgarn mit einer Fasergröße von 50 dtex oder mehr gesponnen und gezogen ist, das Ausgangsmaterial-Polytrimethylenterephthalat-Monofilamentgarn einer Wärmebehandlung unterzogen wird, die bei einem Relaxationsverhältnis in einem Bereich von –10 bis +15 % und einer Wärmebehandlungstemperatur in einem Bereich von 100 bis 180 °C durchgeführt wird, wobei das Relaxationsverhältnis gemäß der folgenden Formel berechnet wird: Relaxationsverhältnis (%) = {(L0 – L1)/L0} × 100, wobei L0 die Länge des Monofilamentgarns vor der Wärmebehandlung und L1 die Länge des während der Wärmebehandlung eingespannten Monofilamentgarns ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Relaxationsverhältnis in einem Bereich von 1 bis 15 % liegt.