DE68919827T2

DE68919827T2 - Stabilisiertes Papiermaschinengewebe aus mit Polyurethan modifiziertem Polyester.

Info

Publication number: DE68919827T2
Application number: DE68919827T
Authority: DE
Inventors: Girish M Bhatt; Dale B Johnson
Original assignee: Jwi Ltd
Current assignee: AstenJohnson Inc Canada
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1989-08-17
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2009-08-18
Also published as: DE68919827D1; EP0387395A3; EP0387395A2; ES2064400T3; ATE115211T1; ES2064400T5; DE68919827T3; EP0387395B1; EP0387395B2

Description

Diese Erfindung betrifft einen schmelzextrudierten Einzelfaden entsprechend Anspruch 1, ein Papierherstellungs- Siebgewebe, hergestellt aus synthetischen Kunststof fasern entsprechend Anspruch 6, ein Verfahren zur Herstellung eines Einzelfadens entsprechend Anspruch 11 und ein Vielfachfadengarn, eine Stapelfaser, ein gesponnenes Garn und ein Verbundgarn, basierend auf dem schmelzextrudierten Einzelfaden van Anspruch 1.
In einer Papiermaschine wird ein Endlosblatt aus Papier oder papierähnlichem Material dadurch gebildet, daß eine Aufschlämmung von Zellulosefasern auf Wasserbasis auf ein sich bewegendes endloses gewebtes Band auflaufen gelassen wird. Wenn die Aufschlämmung auf dem endlosen Band, das auch als Siebgewebe oder Langsieb bekannt ist, sich vorwärts bewegt, wird es zu einer nassen Papierbahn, welche weitgehend selbsttragend ist, durch Entfernung des meisten Anteils des Wassers in der anfänglichen Auf schlämmung aus ihr umgewandelt. Eine typische Aufschlämmung, wie sie zu dem sich bewegenden Siebgewebe zugeführt wird, kann eine so geringe Menge wie 0,5 Gew.-% Zellulosefasern enthalten, kann im Temperaturbereich von etwa 30ºC bis etwa 85ºC liegen und besitzt typischerweise einen pH von 4 bis 9. Die nasse Papierbahn, welche das Siebgewebe zur Weiterleitung zur Preß- und Trocknerpartie verläßt, kann immer noch 80 Gew.-% Wasser enthalten.
Nach dem Verlassen des Feuchtendes oder Formabschnittes über eine Abquetschwalze wird die immer noch nasse Bahn zu einem Preßabschnitt geführt, wo ein größerer Anteil des verbliebenen Wassers entfernt ist, indem sie auf einanderfolgend durch eine Reihe von Druckwalzenspalte geführt wird. Beim Verlassen des Druckabschnittes wandert die Bahn zu einem Trocknerabschnitt, welcher für das abschließende Trocknen erhitzt ist. Die getrocknete Bahn kann dann zum Glätten der Oberfläche kalandriert werden und wird abschließend auf einem Tarnbour aufgenommen.
Wenn die nasse Auf schlämmung sich auf dem Siebgewebe längs bewegt, wird die Wasserentfernung durch Anwendung von Gleitflächen, durch Tischwalzen und Saugkästen gefördert.
Diese Erfindung betrifft direkt das Naßende oder den Formabschnitt einer Papierherstellungsmaschine, und sie betrifft daher als "Siebgewebe" bekannte Tuche zur Papierherstellung. Diese Tuche werden benutzt, um eine mit Feuchtigkeit beladene Masse von Zellulosefasern während der Anfangsstufe der Wasserentfernung abzusieben, um sie in eine nasse Papierbahn umzuwandeln.
Bei den ursprünglichen Fourdrinier-Papierherstellungsmaschinen umfaßte das Siebgewebe eine aus Metalldraht gewebte Struktur, als dessen Ergebnis diese Gewebe als Fourdrinier-Siebe bekannt wurden. Das bevorzugte Metall für diese Siebe war Phosphorbronze. Diese Fourdrinier-Siebe wurden bei allen Arten von Papiermaschinen und für alle Papierqualitäten eingesetzt. Obwohl sie effektiv sind, waren diese Siebe nicht ohne Nachteile, insbesondere hinsichtlich ihrer Abriebfestigkeitseigenschaften, wenn die Zellulosefaseraufschlärnung ebenfalls scheuernde Füllstoffe wie Kieselerde und Calciumcarbonat enthielt.
In neuerer Zeit wurden diese Draht-Gewebe durch Gewebe ersetzt, die auf synthetischen Kunststoffasern, welche üblicherweise Einzelfäden sind, basieren. Da letztlich der Grund für gute Papierqualität in dem Siebgewebe selbst liegt, sind die Struktur und die Eigenschaften des Siebgewebes von vitaler Wichtigkeit. Der Hauptvorteil, welcher durch die auf synthetischen Kunststoffeinzelfäden basierenden Gewebe gegenüber Gewebe aus Phosphorbronzedraht gegeben ist, ist eine verbesserte Abriebfestigkeit, welche zu einer durchschnittlichen Verbesserung der Gewebelebensdauer von mehr als dem Vierfachen derjenigen von Drahtgeweben führte. Diese Gewebe sind aber immer noch gegenüber Abrieb durch dieselben Sorten von Füllstoffen, die Probleme mit den älteren Phosphorbronzedrähten bewirkten, anfällig. Damit ein Siebgewebe für eine Papiermaschine erfolgreich ist, muß es wünschenswerterweise die folgenden Eigenschaften besitzen:
(i) es muß gegenüber Abrieb sowohl durch den Reibkontakt mit Maschinenteilen als auch durch Kontakt mit Feststoffen in der Wasseraufschlämmung der Zellulosefasern beständig sein;
(ii) es muß in der Ebene des Gewebes strukturstabil sein, damit es die bei der Anwendung hierauf einwirkenden Beanspruchungen auszuhalten vermag;
(iii) es muß beliebige Dimensionsänderungen in der Ebene des Gewebes als Folge von Feuchtigkeitsabsorption über einem breiten Bereich von Feuchtigkeitsgehalten aushalten können, da es beim Laufen der Maschine vollständig naß ist und beim Anhalten der Maschine für eine beliebige Zeitspanne trocken werden wird;
(iv) es muß der Spannung unter Zug, welcher durch die angetriebenen, das Gewebe vorwärtstreibenden Walzen in einer Papierherstellungsmaschine ausgeübt wird, aushalten;
(v) es muß gegenüber Abbau durch die verschiedenen Materialien, welche sowohl in der Wasseraufschlämmung der Zellulosefasern als auch in den zur Reinigung des Siebgewebes benutzten Materialien vorhanden sind, bei den vorherrschenden Anwendungstemperaturen widerstandsfähig sein.
Kein bekanntes Gewebe, selbst nicht die lange verwendeten Fourdrinier-Siebe aus Phosphorbronze weisen alle diese Eigenschaften perfekt auf: beispielsweise widerstehen Phosphorbronzedrähte, wie zuvor angegeben, nicht so gut dem Abrieb, wie dies erwünscht wird. Auch die verfügbaren Einzelfäden aus synthetischem Kunststoff liefern keine Gewebe, welche alle Anforderungen in dem vom Papierhersteller gewünschten Ausmaß erfüllen. Die synthetischen Polymere, welche die derzeit am meisten akzeptierten, bei der Herstellung von Siebgeweben benutzten Einzelfäden liefern, sind Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat, sowie Polyamid, insbesondere Nylon-6 (Polycaprolactam) und Nylon-66 (Polyhexamethylenadipamid). Diese Einzelfäden wurden mit anderen wie Polyethylen und auf Polybutylenterephthalat basierenden Polyestern vermischt, solche Gewebe sind jedoch bei weitem nicht perfekt. Die größeren Schwierigkeiten sind im wesentlichen zwei:
(a) während Polyethylenterephthalat mehr als ausreichende chemische Stabilität und Dimensionsstabilität zeigt und ebenfalls gewebt werden kann, gute Kräuselfestigkeit besitzt und gutes Verhalten in der Hitze zeigt, bleiben hinsichtlich der Abriebfestigkeit einige Wünsche offen, insbesondere bei modernen Hochgeschwindigkeitsmaschinen,
(b) während Nylon-6 und Nylon-66 angemessene Abriebfestigkeit zeigen, haben sie schwerwiegende Mängel beim Weben, da sie sehr schlechte Kräuselfähigkeit und nicht ausreichendes Verhalten der Hitzebeständigkeit besitzen, und sie weisen weder angemessene Dimensionsstabilität in dem in der Papierherstellungsumgebung vorkommenden Feuchtigkeitsbereich noch angemessene Beständigkeit gegenüber einigen der beim Reinigen von Siebgeweben eingesetzten Materialien auf.
Die Nylon-6 und Nylon-66 eigeneDimensionsinstabilität in dem Bereich von bei der Papierherstellungsumgebung vorkommenden Feuchtigkeitsgehalten, die von vollständig naß bis trocken reichen, ergibt eine Beschränkung des Verhältnisses von Nyloneinzelfäden zu Polyethylenterephthalateinzelfäden, das benutzt werden kann. Dieses wird mit 50% sowohl in der US 4 529 013 als auch der 4 289 173 angegeben; die westdeutsche 05 2 502 466 ergibt in ähnlicher Weise einen Wert von 50% und legt zusätzlich nahe, daß die Nylonfäden einen um wenigstens 4% (der empfohlene Maximalwert ist 25%) größeren Durchmesser als die Polyestereinzelfäden haben sollten. Versuche zur Umgehung dieser Schwierigkeit durch Verbesserung der Abriebfestigkeit von Polyestereinzelfäden unter gleichzeitiger Beibehaltung ihrer überlegenen Dimensionsstabilität im Vergleich zu Nylon, beispielsweise wie in der veröffentlichten europäischen Anmeldung 158 710, waren nicht vollständig erfolgreich. In gleicher Weise erlaubt die Verbesserung der Abriebfestigkeit des Nyloneinzelfadens, beispielsweise wie in dem kanadischen Patent 1 235 249 beschrieben, nicht die Überwindung dieser Beschränkung des Gehaltes von Nyloneinzelfäden, da hier nichts zur Behebung der bekannten Nylon-Dimensionsinstabilität getan wird. Eine alternative Lösung, welche mit der schlechten Kräuselfähigkeit von Nylon zusammenhängt, wird in der US 4 709 732 vorgeschlagen; jedoch bedingt dies eine Steigerung der Komplexität des Webens des Gewebes und, da sie sich nicht auf die Dimensionsinstabilität bezieht, erlaubt sie nicht die Erhöhung des Nylongehaltes.
Ein weiterer Vorschlag hinsichtlich der Verwendung von Polyester- und Nylongarnen in einem Siebgewebe für Papierhersteller kann in der internationalen Patentveröffentlichung No. WO 87/04198 gefunden werden. Dieses Dokument gibt an, daß das für das Gewebe gewählte Material sowohl Dimensionsstabilität als auch Abriebfestigkeit besitzen muß. Zu diesem Zweck stellt es ein Doppelschichtgewebe für Papierhersteller bereit, welches ein endloses Band umfaßt, das aus Maschinenrichtungs- und Quer-Maschinenrichtungs-Garnsystemen geformt ist mit einer Maschinenkontaktschicht aus Quer-Maschinenrichtungsgarnen, die hinsichtlich der Papieransatzkontaktschicht von Quer-Maschinenrichtungsgarnen so angeordnet sind, daß sie auf der Oberseite voneinander vorliegen und wobei die Maschinenrichtungsgarne mit den Quer-Maschinenrichtungsgarnen untereinander verwebt sind. Die Literaturstelle schlägt spezielle Webmuster vor, um die Leistungsfähigkeit des Papier-Siebgewebes zu verbessern. Das Dokument gibt an, daß an den Punkten, wo das Gewebe das Papier (die erste Schicht von Quer-Maschinenrichtungsgarnen) trägt, die Garne dimensionsstabil sein müssen. Wo das Gewebe in Kontakt mit Maschinenwalzen kommt (die zweite Schicht der Quer-Maschinenrichtungsgarne) muß es darüber hinaus abriebfest sein. Gemäß der Literaturstelle sollten die Garne Einzelfäden sein, wobei die bevorzugten Garne Einzelfädengarne aus Polyethylenterephthalat (PET) sind. Es wird erklärt, daß bei Anwendungen mit hohem Abrieb PET-Garne jedoch dem Abrieb unterzogen sind, was solche Probleme wie die Instabilität der Bahn und reduzierte Effizienz der Papiermaschine ergibt. In dieser Situation ist jedes andere Garn auf der Unterseitenschicht dann bevorzugt aus Polyamid (Nylon) hergestellt, welches nicht so leichtverschleißt wie PET.
So liefert ein Siebgewebe, das sowohl ein Nylon als auch einen Polyester enthält, einen annehmbaren Kompromiß, vorausgesetzt, die Menge von eingesetztem Nylon ist beschränkt. Solche Gewebe scheinen ebenfalls bei dem pH, der bei der Anwendung zu erwarten ist, beständig zu sein, wobei dieser von etwa 4 bis zu einem Wert in dem Bereich 8-9 reichen kann. Polyesterfasern bauen sich nicht übermäßig unter diesen Bedingungen ab, selbst unter Temperaturbereichen, die bis 85ºC reichen, wie sie bei modernen Papierherstellungsmaschinen auftreten.
Es sei auch auf die internationale Veröffentlichung No. WO 83/01253 verwiesen, welche einen Einzelfaden von niedrigem Carboxylgehalt zur Verwendung bei der Herstellung eines Papiermaschinen-Trocknergewebes mit verbesserter Festigkeit gegenüber hydrolytischem Abbau und Abrieb vorschlägt. Der Einzelfaden umfaßt einen Polyester, einen Polyesterstabilisator und ein thermoplastisches Material. Gemäß der Druckschrift kann das thermoplastische Material ein Polyurethan sein. Das Dokument gibt jedoch nicht viele Einzelheiten hinsichtlich der möglichen Polyurethanmaterialien. Es wird lediglich angegeben, daß Beispiele von verträglichen Polymeren mit guter Abriebfestigkeit Polyurethane sind, welche durch Reaktion von Methylendiphenylisocyanat oder Tolylendiisocyanat mit Polyethylenadipat oder -phthalat oder Polyalkylenoxiden hergestellt wurden. Es gibt keine Identifizierung der Materialien, welche für die Vergleichstests verwendet wurden, die zu den in den Tabellen 1 und 2 zusammengefaßten Ergebnissen führen, welche den Verlust von Zugfestigkeit unter Hydrolysebedingungen und Abriebfestigkeit betreffen. Hinsichtlich dieser Mängel ist es selbst für einen fachmännischen Leser unmöglich, diese Versuche zu wiederholen. Darüber hinaus wird ebenfalls angegeben, daß die Druckschrift sich auf ein Trocknergewebe bezieht, und daß die Bedingungen, welche in der Trocknerpartie einer Papiermaschine vorherrschen, von denjenigen signifikant verschieden sind, welche in dem Siebabschnitt vorkommen. Die in dem Dokument angesprochene hydrolytische Stabilität ist als die Beständigkeit gegenüber chemischem Abbau aus der Reaktion von Dampf mit dem Polyester definiert, was zu einem Festigkeitsverlust der Faser aus Einzelfaden führt. Dampf wird bei einem Trocknergewebe zu Beginn der Trocknerpartie angetroffen, nicht jedoch in dem Siebabschnitt, wo das Siebgewebe eine maximale Temperatur von höchstens 85ºC antrifft.
Diese Erfindung versucht die Bereitstellung einer Lösung der Probleme, welche mit der Verwendung von Nylon verbunden sind, indem Einzelfäden verfügbar gemacht werden, die auf einer Polymermischung basieren, welche die Web- und Heißfixiereigenschaften von Polyethylenterephthalat besitzt, wobei diese Einzelfäden für ein alternatives Siebgewebe für Papierhersteller geeignet sind. Dieses Gewebe erreicht ebenfalls wenigstens die Fähigkeiten der Abriebfestigkeit von gewöhnlichen nylonhaltigen Geweben. Für den restlichen Teil des Siebgewebes wird es bevorzugt, Einzelfäden von Polyethylenterephthalat zu verwenden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung dieses Polymeren für den restlichen Anteil des Gewebes beschränkt, da andere Garne oder Einzelfäden verwendet werden könnten. Obwohl in der folgenden Beschreibung diese Erfindung anhand von Einzelfäden als verwebte Fasern erläutert wird, ist sie hierauf nicht beschränkt, und sie ist anwendbar bei Siebgeweben, welche sowohl aus Garnen als auch aus Einzelfäden gewebt sind. Es wird bevorzugt, daß das verwendete Garn ein Einzelfaden ist.
Daher liefert die Erfindung in ihrem breitesten Aspekt einen Einzelfaden, der im wesentlichen aus einem größeren Gewichtsanteil eines Polyethylenterephthalatpolyesters und einem kleineren Gewichtsanteil eines thermoplastischen Polyurethans besteht, z.B. bis zu 30 Gew.-% eines thermoplastischen Polyurethans, zusammen mit von 0 bis 5 Gew.-% eines Hydrolysestabilisators, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Polyethylenterephthalatpolyester in einer Menge von 60 Gew.-% bis 90 Gew.-% vorhanden ist und eine grundmolare Viskositätszahl von wenigstens 0,5 bis 1,20 bei der Messung in einem Lösungsmittel, das eine 60:40 Gewichtsteile-Mischung von Phenol und 1,1,2,2-Tetrachlorethan umfaßt, bei einer Temperatur von 30ºC hat, und daß in dem Mischungs-Einzelfaden das eingesetzte Polyurethan in einer Menge von weniger als 40 Gew.-% bis 10 Gew.-% vorliegt und eine Durometer Typ A Härte von nicht größer als 95 oder eine Durometer Typ D Härte von nicht größer als 75 besitzt.
Vorzugsweise liegt der Bereich der Gewichtsprozent an thermoplastischem Polyurethan oberhalb etwa 15%; mehr bevorzugt bei 25% bis etwa 35% und am meisten bevorzugt beträgt die Menge an thermoplastischem Polyurethan etwa 30%.
Darüber hinaus wird ein Siebgewebe zur Anwendung in Papierherstellungsmaschinen vorgeschlagen, wobei dieses Gewebe gewebt ist aus:
(a) wenigstens einer Lage von in einer ersten Richtung des Gewebes gewebten Garnen, und
(b) wenigstens einer Lage von in einer zweiten Richtung des Gewebes im wesentlichen in rechten Winkeln zu der ersten Richtung gewebten Garnen, wobei diese Garne Einzelfädengarne gemäß der vorliegenden Erfindung, wie unmittelbar zuvor und in den Ansprüchen 1 bis 5 ausgeführt, einschließen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die in diesem Gewebe sowohl in der ersten als auch in der zweiten Richtung eingesetzten Garne Einzelfäden, und es wird ebenfalls bevorzugt, daß die in der ersten Richtung eingesetzten Garne zusammen mit dem restlichen Anteil der Garne in der zweiten Richtung Polyethylenterephthalat sind.
Die Verwendung des neuen Einzelfadens dieser Erfindung in seinem breitesten Aspekt ist daher unabhängig von der verwendeten Form des Gewebes. Es umfaßt solche Gewebe, welche üblicherweise als Einzelschicht-, Doppelschicht- oder Duplex- und Verbundgewebe bekannt sind. Beschreibungen dieser allgemeinen Typen von Siebgeweben sind u.a. in den US- Patenten 3 858 623 und 4 071 050 bzw. dem kanadischen Patent 1 115 177 gegeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Gewebes sind die eingesetzten Garne Einzelfäden. Bei einer mehr bevorzugten Ausführungsform sind die Garne, welche den größeren Anteil der Fläche des Siebgewebes und den kleineren Anteil der Maschinenseite des Gewebes ausmachen, Polyethylenterephthalateinzelfäden.
In der folgenden Beschreibung soll der Ausdruck "Maschinenrichtung" eine Richtung im wesentlichen parallel zur Richtung bedeuten, in welcher sich das Siebgewebe in der Papiermaschine bewegt. In ähnlicher Weise bedeutet der Ausdruck "Quer-Maschinenrichtung" eine Richtung im wesentlichen in einem rechten Winkel zu der "Maschinenrichtung" und in der Ebene des Gewebes. Für ein Siebgewebe, welches nicht als kontinuierliche Schleife, sondern als eine gewöhnliche Länge an Gewebe (welches später zur Bereitstellung einer kontinuierlichen Schleife miteinander verbunden wird) gewebt ist, entspricht "Maschinenrichtung" den Kettfäden und "Quer-Maschinenrichtung" den Schußfäden.
Die Gewebe dieser Erfindung bestehen daher aus zwei unterschiedlichen Garnen, wovon bevorzugt eines ein Polyestereinzelfaden ist, und das andere hiervon ein Einzelfaden einer Mischung Polyester - thermoplastisches Polyurethan ist. Ganz überraschend wurde gefunden, daß Mischungen, die von 10% bis höchstens 40% Polyurethan enthalten, einen Einzelfaden ergeben, der Abriebfestigkeitseigenschaften aufweist, die denjenigen von Nyloneinzelfaden nahekommen, jedoch ohne die anderen bei einem solchen Nyloneinzelfaden gegebenen Probleme, die aus dessen Fehlen von permanenter Kräuselfähigkeit herrühren. Tatsächlich zeigen bestimmte Mischungen aus Polyester - thermoplastischem Polyurethan besseres Verhalten der Kräuselfähigkeit und Hitzef ixierbarkeit als diejenigen aus Polyester, wenn dieser Polyester ohne irgendein thermoplastisches Polyurethan in dem Einzelfaden eingesetzt wird. Diese Fähigkeit hat einen direkten Einfluß auf das Webverhalten dieser Einzelfäden und ist vollständig unerwartet. Die Verwendung dieses Mischungs-Einzelfadens ermöglicht ebenfalls eine weitere Vereinfachung des Webvorganges, da er die Ausschaltung der oft in der Quer-Maschinenrichtung zur Erzielung angemessener Abriebfestigkeitseigenschaften auf der Maschinenseite des Gewebes eingesetzten Nylon-Einzelfäden ermöglicht. Um die bekannte Dimensionsinstabilität des Nylons bei Anwesenheit von Wasser auszugleichen, kann es bestenfalls alternative Garne in dem Gewebe umfassen; so ist eine Quer-Maschinengarnmischung nicht mit den Einzelfäden dieser Erfindung erforderlich, da die Mischungs-Einzelfäden aus Polyester - thermoplastischem Polyurethan alleine als einzige Quer-Maschinengarne eingesetzt werden können. Dies ist von besonderem Interesse bei komplexen Vielschichtgeweben, worin der Mischungs-Einzelfaden aus Polyester - thermoplastischem Polyurethan nur als Quer-Maschinengarn in der Maschinenseite des Gewebes eingesetzt werden muß, da dies die dem größen Abrieb ausgesetzte Fläche ist.
Für den Mischungs-Einzelfaden sind einige Kriterien erforderlich, welche die Polyesterkomponente erfüllen muß, nicht nur zur Bereitstellung eines Materials, das zu geeigneten Einzelfäden schmelzextrudiert werden kann, sondern auch zur Bereitstellung einer Polymerenmischung, welche angemessene Eigenschaften besitzt. Zusätzlich zu den Standarderfordernissen von Reinheit, Fehlen von "Schmutz" und besonders Fehlen von Wasser (der Polyester sollte relativ wasserfrei mit höchstens 0,007% Wasser sein) sollte der Polyester ebenfalls ein Molekulargewicht besitzen, das demjenigen von üblicherweise zur Herstellung von Kett- und Schußgarnen ähnlich ist. So sollte das Polymere eine grundmolare Viskositätszahl zwischen 0,50 und 1,20, gemessen in Übereinstimmung mit der zuvor angegebenen Arbeitsweise, haben. Bevorzugt liegt die grundmolare Viskositätszahl in dem Bereich von 0,65 bis 1,05. Polyethylenterephthalatsorten, die unter den folgenden Bezeichnungen (welche Warenzeichen einschließen) erhältlich sind, haben diese Eigenschaft:
Dupont "Merge 1934" (ein Produkt von Du Pont, vertrieben unter dieser Bezeichnung)
Arnite A06-300 (ein Warenzeichen von Akzo)
Vituf 9504C (ein Warenzeichen von Goodyear)
Tenite 10388 (ein Warenzeichen von Eastman)
Lediglich als Richtschnur wird angenommen, daß diese bevorzugten Viskositäten Zahlendurchschnittsmolekulargewichten in dem Bereich von etwa 1,5 x 10&sup4; bis etwa 5,2 x 10&sup4; entsprechen.
Die grundmolare Viskositätszahl, wenn sie hier angegeben ist, wird an einer Lösung des Polyesters in einem Mischlösungsmittel, welches eine 60:40 Gewichtsteile-Mischung von Phenol und 1,1,2,2-Tetrachlorethan umfaßt, gemessen. Die Viskositätsmessungen werden bei 30ºC durchgeführt.
Hinsichtlich des Anteiles der Mischung aus thermoplastischem Polyurethan ist es wieder erforderlich, daß das eingesetzte Material im wesentlichen wasserfrei (weniger als 0,01% Wasser) so weit wie möglich frei von Verunreinigungen und ebenfalls frei von "Schmutz" ist, so daß es nach normalen Schmelzextrusionsarbeitsweisen zu einem Einzelfaden verarbeitet werden kann. Im allgemeinen gehören thermoplastische Polyurethane zu zwei Typen; solche, die von Polyestern abstammen, und solche, die von Polyethern abstammen. Für die Zwecke der Erfindung wurde gefunden, daß der Polyestertyp effektiver ist, und daher ist er bevorzugt.
Bevorzugt ist das thermoplastische Polyurethan ein relativ weiches Material, wobei die Weichheit entsprechend der Standardsarbeitsweise gemessen wird, wie sie in der ASTM Method D.2240 beschrieben ist. Die Härte sollte nicht größer als 95 bei der Messung in einem Durometer Typ A oder nicht größer als 75 bei der Messung in einem Durometer Typ D sein.
Sorten von thermoplastischem Polyurethan, welche unter den folgenden Bezeichnungen (welche Warenzeichen einschließen) erhältlich sind, haben sich als geeignet zur Herstellung der Mischpolymer-Einzelfäden dieser Erfindung herausgestellt.
Typen auf Esterbasis:
Texin 445D (ein Warenzeichen von Mobay)
Elastollan C95 (ein Warenzeichen von BASF)
Pellethane 2102-80AE (ein Warenzeichen von Dow Chemical)
Typen auf Etherbasis:
Texin 990A (ein Warenzeichen von Mobay)
Pellethane 2103-80A (ein Warenzeichen von Dow Chemical)
In der vorangegangenen Erläuterung summieren sich, hauptsächlich aus Gründen der Einfachheit, die angegebenen Prozentsätze auf 100%. Allgemein gesagt, ist der einzige weitere Zusatz eine geringe Menge, weniger als 0,5 Gew.-% maximal eines Farbstoffes oder Pigmentes wie TiO&sub2;, um der Faser ein gewünschtes Aussehen zu erteilen. Unter bestimmten Bedingungen ist ein Hydrolysestabilisator erforderlich. Falls die Papierherstellungsmaschine bei Temperaturen niedriger als etwa 43 bis 48ºC betrieben werden soll, ist die Hydrolyse der Mischungs-Einzelfäden dieser Erfindung kein dominanter Gesichtspunkt. Viele Papierherstellungsmaschinen arbeiten jedoch bei höheren als dieser Temperatur, bis hinauf zu 85ºC. Bei dieser Temperaturgrößenordnung sind Hydrolysestabilisatoren erforderlich, da es sonst so zu sein scheint, daß die Mischungs-Fasern rascher als erwünscht abbauen. Wie im folgenden gezeigt wird, scheint es so zu sein, daß es das thermoplastische Polyurethan ist, das abgebaut wird, da Tests gezeigt haben, daß trotz nur unbeachtlicher Beeinflussung der Zugfestigkeit die Abriebfestigkeit signifikant abnimmt.
Die eingesetzte Menge an Stabilisator kann daher von überhaupt Null bis zu einem Maximum von etwa 5% des Gesamtgewichtes reichen, wobei jenseits hiervon keine weitere Verbesserung beobachtbar zu sein scheint. Wenn ein Stabilisator eingesetzt wird, scheint es so zu sein, daß unterhalb etwa 0,3% der Grad des gegebenen Schutzes minimal ist. Es wird daher bevorzugt, den Stabilisator in einem Bereich von etwa 0,3% bis 5,0% einzusetzen, wobei ein bevorzugter Bereich von etwa 0,7% bis etwa 3% reicht. Der Stabilisator wird geeigneterweise in die Mischung mittels eines "Masteransatzes" eingegeben, der entweder in dem thermoplastischen Polyurethan oder dem Polyester angesetzt wurde. Im Handel erhältliche Stabilisatoren des letztgenannten Typs, welches sich als erfolgreich herausgestellt haben, sind:
Stabaxol KE7646 (ein Warenzeichen von Rhein Chemie)
Stabaxol P100 (ein Warenzeichen von Rhein Chemie)
Hytrel 10MS (ein Warenzeichen von DuPont)
Es ist ebenfalls vorgesehen, daß die Einzelfäden nach ihrer Herstellung oberflächenbeschichtet werden können beispielsweise mit einem kombinierten antistatischen Mittel und Gleitmittel, um die Handhabung und das Weben zu erleichtern.
Allgemein gesagt, werden solche Beschichtungen sehr rasch entfernt, wenn das Gewebe in einer Papiermaschine benutzt wird.

Beispiele

Der Einfachheit halber werden in den folgenden Beispielen die folgenden Abkürzungen verwendet. Der Ausdruck PET wird zur Bezeichnung von Polyethylenterephthalat und der Ausdruck TPU zur Bezeichnung von thermoplastischem Polyurethan verwendet. Falls erforderlich, wird das TPU als auf Etherbasis oder Esterbasis identifiziert.
In den folgenden Beispielen war das verwendete PET ein Produkt von Du Pont, vertrieben unter der Bezeichnung "Merge 1934". Im allgemeinen wurde dieses Material vor der Verwendung getrocknet und ebenfalls im festen Zustand nachkondensiert, um sicherzustellen, daß die grundmolare Viskositätszahl innerhalb des gewünschten Bereiches liegt. In gleicher Weise wurde das TPU-Material ebenfalls vor der Verwendung getrocknet. In allen Fällen war das Nylon Nylon 66.
Diese Beispiele benutzen ebenfalls aus den angegebenen Polymeren hergestellte Einzelfäden. Falls dies wichtig ist, werden die Abmessungen dieser Einzelfäden angegeben. Im allgemeinen haben die in Siebgeweben eingesetzten Einzelfäden eine Größe innerhalb des Bereiches von 0,1 mm bis etwa 0,9 mm und am häufigsten im Bereich von etwa 0,127 mm bis etwa 0,4 mm. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß der Einzelfaden nicht notwendigerweise einen kreisförmigen Querschnitt besitzt, und daß er insbesondere in Form eines Rechteckes oder Bandes vorliegen kann.

A. Einzelfaden-Abrieb

Zur Bestimmung ihrer Abriebfestigkeit wurden Längen von Einzelfädensträngen zu Beginn ausgewogen und dann in einer Einzelschicht rings um ein Ende eines Polyethylenstabs gewickelt. Ein Polyester-Kontrolleinzelfaden wurde um das andere Ende gewickelt. Der Stab wurde dann auf dem unteren Ende einer senkrechten Welle in rechten Winkeln hierzu montiert, so daß die zwei Wicklungen in eine Aufschlämmung aus 57 Gew.-% Sand Nr. 24 in Wasser eintauchten. Die Welle wurde von einem oberhalb des die Aufschlämmung enthaltenden Tanks angeordneten Motorantrieb in Rotation versetzt. Nach einer vorbestimmten Zeit wurden die Stränge aus der Aufschlämmung entfernt, abgewickelt, getrocknet und ausgewogen. Die Abriebfestigkeit wird durch Berechnung des prozentualen Gewichtsverlustes bestimmt. Die Zeit und die Geschwindigkeit der Wellenrotation werden zur Erzielung meßbarer Ergebnisse ausgewählt. Die Abriebfestigkeit von abgebauten Proben wird in derselben Weise bestimmt, nachdem die Einzelfadenwicklungen in Lösungen von kontrolliertem pH und kontrollierter Temperatur für unterschiedliche Zeitspannen eingetaucht worden waren.
Die folgenden Ergebnisse wurden für PET-TPU-Mischungen mit variierenden TPU-Konzentrationen erhalten: Beispiel Zusammensetzung % Gewichtsverlust 100% PET-Kontrolle 95% PET + 5% TPU 85% PET + 15% TPU 75% PET + 25% TPU 65% PET + 35% TPU 55% PET + 45% TPU
Diese Werte zeigen, daß die Abriebfestigkeit von aus Mischungen aus PET und TPU hergestellten Einzelfäden etwas besser als für PET ist, wenn die TPU-Konzentration 15% beträgt, und daß sie zunehmend besser wird, wenn mehr TPU zugesetzt wird, bis zu einem Wert von 45%. Bei dieser Konzentration wird der Einzelfaden jedoch schwierig während der Extrusion zu steuern und wird extrem weich, wodurch er für das Weben und die Hitzef ixierung ungeeignet wird. Das in diesen Versuchen eingesetzte TPU war Texin 445D.
Der Effekt von Stabilisator zur Verbesserung der Abbaubeständigkeit der Mischungs-Einzelfäden wird durch die folgenden Ergebnisse für eine Lösung mit pH 4,0 gezeigt Beispiel Zusammensetzung Exposition % Gewichtsverlust 64% PET + 36% TPU 62% PET + 37% TPU + 1% Stabilisator 71ºC für 21 Tage 88ºC für 7 Tage 100ºC für 3 Tage
Diese Werte zeigen, daß die Zugabe von Stabilisator zu der Mischung von PET-TPU eine signifikante Verbesserung der Abbaubeständigkeit bei allen Testtemperaturen ergibt. Der Stabilisator in diesem Fall war Stabaxol KE7646 und das TPU war Texin 445D.
Der Effekt der Stabilisatorkonzentration wird in der folgenden Tabelle gezeigt: Beispiel Zusammensetzung Exposition % Gewichtsverlust 66% PET + 34% TPU 73,2% PET + 26% TPU + 8% Stabilisator 71,8% PET + 26% TPU +2,2% Stabilisator 100ºC für 3 Tage
Beide stabilisierten Mischungen hatten stark verbesserte Abbaubeständigkeit, jedoch ergibt die höhere Konzentrat tion an Stabilisator keine weitere Verbesserung. In diesem Beispiel war das TPU Pellethane 80AE und der Stabilisator war Staboxyl KE7646.
Bei einem anderen Test wurde der Einfluß des Stabilisators auf die Abriebfestigkeit einer nicht-hydrolysierten Mischung aus 65% PET und etwa 35% TPU untersucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben. Beispiel Strang-Beschreibung % Gewichtsverlust Polyester 64% PET + 36% TPU 62% PET + 37% TPU + 1% Stabilisator
Diese Werte zeigen, daß die Zugabe von Stabilisator überhaupt keinen schädlichen Einf luß auf die Abriebfestigkeit hat. Bei diesem Versuch war das TPu Texin 445D und der Stabilisator war Staboxyl KE7646. Der in allen Beispielen A1 bis A19 eingesetzte Polyester war DuPont Merge 1934, nachkondensiert im festen Zustand.

B. Gewebeabrieb

Zur Messung der Abriebfestigkeit von Siebgeweben wurde eine Gewebeprobe unter Spannung gegen die äußere Oberfläche einer Trommel, bestehend aus keramischen, in einer waagerechten Ebene rotierenden Segmenten, gehalten. Ein Wasserstrahl wurde kontinuierlich zu dem Eintrittsspalt des Gewebes auf der Trommel gerichtet, so daß das Gewebe und die keramische Oberfläche naß gehalten wurden.
Die Gewebedicke wurde zu Beginn des Tests und danach zu vorbestimmten Zeitpunkten nach Exposition an der rotierenden Oberfläche aus keramischen Segmenten gemessen. Der Dickenverlust ist ein Maß der Abriebfestigkeit.
Eine Reihe von Proben aus Doppelschichtgewebe wurde mit Ketten von 0,16 mm Durchmesser bei einer Maschenzahl von 59/cm gewebt. Die Unterseite oder Maschinenseitenlage der Schüsse wurde unter Verwendung von PET, alternierendem PET/Nylon und einer Mischung aus 75% PET/25% TPU gewebt. In jedem Fall war die Schußzahl 51/cm. Alle diese Proben wurden mit einem Schußdurchmesser auf der Papierseite von 0,19 mm und einem Schußdurchmesser auf der Maschinenseite von 0,30 mm gewebt. Alle Proben wurden identisch hitzefixiert. Die Ergebnisse von Abriebtests, bei welchen die Maschinenseite des Gewebes in Kontakt mit der Trommel war, sind in der folgenden Tabelle gegeben. Dickenverlust in Millimeter Bsp. Zeit in min PET-Kontrolle Alternierend PET/Nylon 66 Mischung aus 75% PET/25% TPU
Dieses Ergebnis zeigt, daß sowohl das aus alternierendem PET/Nylon-Schuß bestehende Gewebe als auch das aus dem Schuß aus der Mischung aus 75% PET/25% TPU bestehende Gewebe viel bessere Abriebfestigkeit als das mit PET-Schuß gewebte Gewebe besitzen. Darüber hinaus ist das Gewebe mit dem PET/TPU-Schuß stärker abriebfest als das Gewebe mit alternierendem PET/Nylon.
Bei einer zweiten Testreihe wurde die Abriebfestigkeit von Gewebeproben mit Mischungs-Einzelfäden mit unterschiedlichen Konzentrationen von PET und TPU, die in der Bodenschicht eines Verbundgewebes eingewebt waren, gemessen. Die obere Maschenzahl war 25/cm, und die untere Maschenzahl war 12,5/cm. Die oberen und unteren Kettfäden mit rechteckigem Querschnitt waren 0,11 mm x 0,19 mm bzw. 0,19 mm x 0,38 mm. Die Schußfäden waren PET-Einzelfäden, wobei der obere Schußfaden einen Durchmesser von 0,18 mm und der untere Schußfaden einen Durchmesser von 0,30 mm besaß. In allen Fällen wurde ein Bindestrang oder Bindepunktstrang verwendet. Die Unterschicht des Gewebes war in Kontakt mit der Trommel. Bsp. Zusammensetzung Dickenverlust in mm nach 75 min 100% PET-Kontrolle 84% PET + 16% TPU 75% PET + 25% TPU 65% PET + 35% TPU Alternierend PET/Nylon
Das verwendete TPU war Texin 445D und das PET war DuPont Merge 1934, nachkondensiert im festen Zustand.
Diese Werte unterstützen die Ergebnisse der Strangabriebtests; nämlich, daß die Abriebfestigkeit des mit dem Schuß aus gemischtem PET/PTU gewebte Tuch bessere Abriebfestigkeit gegenüber Tuch zeigt, das mit Schuß aus 100% Polyester gewebt war, und weiterhin, daß die Abriebfestigkeit mit ansteigenden Konzentrationen von Polyurethan sich verbessert. Die Probe aus 65% PET/35% TPU ist stärker abriebfest als die Probe aus alternierendem PET/Nylon-66.

C. Dimensionsstabilität von naß zu trocken

Siebgewebe werden oftmals Zyklen des Trocknens und Naßmachens ausgesetzt. Beispielsweise werden sie trocken zu der Papierfabrik angeliefert und werden mit Wasser gesättigt kurz nachdem die Papiermaschine zur Papierherstellung anlaufen gelassen wird. Während seiner Lebensdauer kann ein Siebgewebe mehrere Male bei Abschaltungen für Reparaturen oder während der Wochenenden getrocknet werden. Ein Siebgewebe mit einem großen Anteil an Nylon-Einzelfäden in der Quer-Maschinenrichtung leidet dann unter Breitenänderung.
Falls die Polyester- und Nylon-Einzelfäden in zwei getrennten Schichten liegen, wellt sich das Siebgewebe in schädlicher Weise an den Kanten als Folge der unterschiedlichen Expansion oder Kontraktion der zwei Schichten. Dieses Verhalten schränkt die Verwendung von Nylon-Einzelfäden auf 50% der Gesamteinzelfäden in Quer-Maschinenrichtung ein. Bei der großen Mehrzahl von Siebgeweben ist es auf 25% der Gesamtmenge begrenzt, d.h. 50% der Maschinenseiten-Einzelfäden in Quer-Maschinenrichtung bestehend aus Nylon und der restliche Teil der Maschinenseiten-Einzelfäden und alle der Papierseiten-Einzelfäden bestehend aus PET. Bei einem Gehalt von 25% Nylon hindern die Polyester-Einzelfäden die Nylon-Einzelfäden und das gesamte Gewebe im wesentlichen daran, daß es sich unter Bedingungen von unterschiedlichem Wassergehalt signifikant ausdehnt oder zusammenzieht.
Die folgende Tabelle zeigt die Längenänderung, welche in Einzelfäden auftreten, die aus Nylon, Polyester und den Mischungs-Einzelfäden dieser Erfindung hergestellt sind, wenn sie einem Zyklus des Naßmachens (Kochen in Wasser) und Austrocknen unterworfen werden. Längenmessungen wurden bei Zimmertemperatur unmittelbar nach dem Naßmachen oder Trocknen durchgeführt. Bsp. Einzelfaden-Zusammensetzung % Längenänderung (trocken zu naß) % Längenänderung (naß zu trocken) 100% Nylon-66 100% PET 95% PET/5% TPU 85% PET/15% TPU 75% PET/25% TPU 65% PET/35% TPU 55% PET/45% TPU
TPU: Texin 445D
PET: DuPont "Merge 1934", nachkondensiert zu einer grundmolaren Viskositätszahl von 1,02.
Die Ergebnisse zeigen deutlich den wohlbekannten Unterschied im Verhalten zwischen Nylon- und Polyester-Einzelfäden. Die Ergebnisse zeigen ebenfalls, daß die Mischungs-Einzelfäden dieser Erfindung sehr stabil sind. Bei einem TPU-Gehalt von 45% beginnen die Mischungs-Einzelfäden an Dimensionsinstabilität zu leiden.

D. Kräuselfähigkeit

Ein üblicherweise angewandtes Maß der Kräuselfähigkeit von Schuß-Strängen bei der Bildung von Geweben ist das sog. Kräuseldifferential. Die Ketten-Einzelfäden in dem fertigen Tuch neigen dazu, grader als die Schuß-Einzelfäden zu sein, welche in einem gewissen Ausmaß lediglich über und unter die Kett-Einzelfäden gebogen sind. Die Schuß-Einzelfäden haben daher die Neigung, vor den Kett-Einzelfäden, insbesondere auf der Maschinenseite des Gewebes, zu liegen. Falls der Schußfaden jedoch ein sehr steifer Einzelfaden ist, dann besteht die Neigung zum Biegen des Kett-Einzelfadens, und daher liegt er nicht so frei von dem Kettfaden. Durch sorgfältige Messung der Tuchdicke ist die Bestimmung möglich, wie weit der Schußfaden außerhalb der Ebene der Kettfäden ist. Dieser Unterschied in den Kettfäden- und Schußfädenebenen ist als Kräuseldifferential bekannt. Wenn die Kräuselfähigkeit des Schuß-Einzelfadens ansteigt erfolgt dies auch beim Kräuseldifferential bei einem beliebigen vorgegebenen Bindungsaufbau.
Beispiele von Kräuseldifferentialien, die an Proben von Doppelschichttuch mit identischem Bindungsaufbau, Kettsträngen, Maschenzahlen und identischer Hitzefixierungsbehandlung für unterschiedliche Schuß-Stränge beobachtet wurden, sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Bsp. Schuß-Strang Kräuseldifferential (mm) 0,30 mm PET 0,30 mm PET alternierend mit 0,30 mm Nylon 0,30 mm Mischung aus 75% PET/25% TPU
Dies zeigt, daß PET-TPU-Einzelfäden sehr hohe Kräuselfähigkeit im Vergleich zu Polyester besitzen, während Nylon niedrigere Kräuselfähigkeit hat. Die Mischungen PET und TPU sind dieselben wie im folgenden Beispiel E5.

E. Mechanische Stabilität

Die mechanische Stabilität eines Siebgewebes wird durch Messung seiner Beständigkeit gegenüber Recken und Verengen abgeschätzt.
Eine Probe des Tuches von 25,4 mm Länge und 50 mm Breite wird auf einem Instron (Warenzeichen)-Zugtester montiert. Die Belastung und Dehnung werden aufgezeichnet, wenn der Zug der Probe von Null auf 7,16 kg/cm erhöht wird. Die Reckfestigkeit wird durch Messung der Neigung der Belastungs-Verlängerungskurve abgeleitet. Dies definiert den Elastizitätsmodul des Tuches, welcher für Siebgewebe typischerweise von etwa 1100 bis etwa 2000 kg/cm beträgt.
Die Beständigkeit gegenüber Schmalerwerden wird an derselben Probe gemessen, die in einem Instron-Gerät montiert ist, mit der Ausnahme, daß die Verminderung der Breite genau bestimmt wird, wenn der Probenzug von Null auf 7,16 kg/cm erhöht wird. Ein Faktor der Beständigkeit gegenüber Schmalerwerden (Verengen) wird dadurch gefunden, daß die beobachtete Breitenänderung, ausgedrückt in Prozent, durch die Gesamtzunahme des Zuges geteilt wird. Typische Faktoren für die Beständigkeit gegenüber Verengen für Siebgewebe sind 0,005%/kg/cm bis 0,050%/kg/cm.
Daher wird optimale mechanische Stabilität durch hohe Werte des Elastizitätsmoduls und niedrige Werte des Faktors für Beständigkeit des Verengens wiedergegeben.
Um den Einfluß von Schuß-Materialien auf die mechanische Festigkeit abzuschätzen, wurden drei Proben eines Gewebes mit Leinwandbindung/Leinwandbindung, das rechteckige Ketten von 0,11 x 0,19 mm besaß, mit Schußzahl 25/cm in der oberen Bindung, und rechteckige Schußfäden von 0,19 x 0,38 mm besaß, mit Schußzahl von 12,5/cm in der Bodenbindung, gewebt. Drei unterschiedliche Schußfäden der unteren Schicht wurden mit identischen Maschenzahlen eingewoben, und die erhaltenen Proben wurden unter Anwendung identischer Bedingungen hitzefixiert. Die Elastizitätsmodule und die Faktoren der Beständigkeit gegenüber Schmalerwerden bei den drei Proben sind in der folgenden Tabelle angegeben. Die Daten für die Proben E1 und E2 zeigen, daß Nylon einen abträglichen Einfluß auf den Elastizitätsmodul und den Faktor der Beständigkeit gegenüber Schmalerwerden des Tuches besitzt. Bsp. Beschreibung Hitzefixierungszug kg/cm Elastizitätsmodul kg/cm Faktoren der Beständigkeit gegenüber Schmalerwerden kg/cm 0,3 mm PET-Schuß 0,3 mm alternierender Schuß aus PET und Nylon 66
Dieses Verhalten von Nylon wird teilweise durch Verwendung höherer Zugwerte beim Hitzefixieren ausgeglichen, um das Nylon auf höhere Werte von Permanentkräuselung zu zwingen, wie Beispiel E3 zeigt. Es ist aber darauf hinzuweisen, daß die Reckfestigkeit durch den höheren Zug bei der Hitzefixierung verbessert wurde, daß jedoch der Faktor der Beständigkeit gegenüber Schmalerwerden relativ unbeeinflußt blieb. Die Einzelfäden, welche Mischungen von PET und TPU enthielten, waren von Hause aus stärker kräuselfähig und ergaben eine Verbesserung der mechanischen Stabilität. Dies wird durch die Werte in der folgenden Tabelle gezeigt, welche eine Gewebeprobe mit 75% PET/25% TPU-Schuß, identisch gewebt und hitzebehandelt zu den zuvor beschriebenen Proben, mit der Probe E1, welche nur einen PET-Schuß enthielt, vergleicht. Bsp. Beschreibung Hitzefixierungszug kg/cm Elastizitätsmodul kg/cm Faktoren der Beständigkeit gegenüber Schmalerwerden kg/cm 0,3 mm PET-Schuß 0,3 mm PET/TPU-Schuß
Das PET ist Dupont Merge 1934, nachkondensiert im festen Zustand, und das TPU war Texin 445D.

F. Chemische Beständigkeit

In einer Papierherstellungsumgebung können Siebgewebe periodischem Reinigen ausgesetzt sein, welches oftmals streng saure Bedingungen einschließt. Diese Reinigung mit starken Säuren hat schädliche Einflüsse auf beliebige Nylon- Einzelfäden in den Siebgeweben, so daß die Lebensdauer des Gewebes reduziert wird und die aus der Anwesenheit von Nylon in dem Gewebe herrührende, verbesserte Abriebfestigkeit verschlechtert wird. Es wurden Tests durchgeführt, bei denen Wicklungen aus Nylon, Polyester und verschiedenen PET/TPU- Mischungen in 30%ige Salzsäure bei 25ºC für verschiedene Zeitspannen eingetaucht wurden. Das Nylon löste sich vollständig nach einer Exposition von 17 h auf, während der Polyester und die PET/TPU-Mischungen keine schädlichen Effekte nach Exposition von 222 h zeigten. Dies zeigt, daß PET/TPU- Mischungen stark verbesserte Beständigkeit gegenüber scharfen Säurereinigungslösungen gegenüber Nylon besitzen.

G. Polyester-Molekulargewicht

Zur Bestimmung, ob das Molekulargewicht des in den Mischungen verwendeten Polyesters einen Einfluß auf die Abriebfestigkeit des Einzelfadens besitzt, wurden zwei Einzelfaden-Mischungen unter identischen Bedingungen mit derselben Polyurethankonzentration, jedoch mit Polyestern von unterschiedlichem Molekulargewicht, wie durch die grundmolare Viskositätszahl (I.V.) gemessen, extrudiert. Die Abriebfestigkeit der Einzelfäden wurde dann in dem Sandaufschlämmungstest gemessen, und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben: Bsp. Strang-Beschreibung I.V. % Gewichtsverlust 100% PET-Kontrolle 75% PET; 25% TPU * dies gilt für die alleinige Verwendung von Polyester, nicht für die Mischungen.
Aus diesen Zahlen kann ersehen werden, daß bei der Mischung mit TPU das PET mit höherem Molekulargewicht einen Faden mit einer etwas besseren Abriebfestigkeit als derjenigen mit PET von niedrigerem Molekulargewicht ergibt. Beide Fäden haben signifikant bessere Abriebfestigkeit als die PET-Kontrolleinzelfäden. Daher scheint es so zu sein, daß das Molekulargewicht des PET nicht der kritische Faktor bei der Bestimmung der Abriebfestigkeit von PET-TPU-Mischungseinzelfäden ist.

H. Vergleich von TPU auf Etherbasis und Esterbasis

Zur Feststellung, ob TPU auf Esterbasis irgendwelche Vorteile gegenüber TPU auf Etherbasis unter dem Gesichtspunkt der Abriebfestigkeit ergibt, wurde eine Reihe von Mischungen unter identischen Bedingungen unter Verwendung des PET mit demselben Molekulargewicht, mit einer I.V. von 1,02, extrudiert. Die Abriebfestigkeit der Einzelfäden wurde dann unter Anwendung des Sandaufschlämmungstests gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben: Bsp. Einzelfaden-Zusammensetzung % Gewichtsverlust 100% PET-Kontrolle 80% PET + 20% TPU auf Etherbasis 70% PET + 30% TPU auf Etherbasis 80% PET + 20% TPU auf Esterbasis 70% PET + 30% TPU auf Esterbasis
Diese Werte zeigen, daß für eine vorgegebene TPU-Konzentration das TPU auf Esterbasis bessere Abriebfestigkeit als TPU auf Etherbasis ergibt. Das verwendete TPU auf Esterbasis war Texin 445D, und das TPU auf Etherbasis war Texin 990A. Das PET war Dupont Merge 1934, welches im festen Zustand nachkondensiert worden war.

I. Einzelfaden-Extrusion

Zur Herstellung der Mischungen aus Polyester und Polyurethan umfassenden Einzelfaden wurden Perlen aus Polyesterund Polyurethanharz zuerst getrocknet, dann mechanisch gemischt und in einen Extrudertrichter eingefüllt, der einen Einzelschneckenextruder speiste. Die gewünschte Menge an Stabilisator, falls eingesetzt, wird ebenfalls zugegeben, geeigneterweise als Masteransatz oder Konzentrat in entweder dem Polyester oder dem Polyurethan. Die mit dem Stabilisator zugesetzte Menge von Polyester oder Polyurethan wird bei der Bestimmung der Komponentenmengen berücksichtigt. Das Schmelzen und anfängliche Mischen der Harzmischung erfolgt, wenn die Schnecke die geschmolzene Mischung nach vorne durch einen erhitzten Zylinder bei einer Temperatur von etwa 275ºC fördert. Die geschmolzene Polymerenmischung wird zu einer Dosierpumpe geführt, welche die Mischung durch ein Formwerkzeug zur Formung von Einzelfäden preßt. Die Extrusionstemperatur kann von 260º bis 285ºC variieren, wobei der Bereich von 2650 bis 275ºC bevorzugt ist.
Nach dem Verlassen des Formwerkzeuges werden die Einzelfäden in einem Wasserbad zur Bildung von festen Einzelfäden abgeschreckt. Diese werden bei erhöhter Temperatur von bis zu 100ºC zwischen einem Satz von Ziehrollen bei einem Ziehverhältnis von 3,0:1 bis 4,5:1 gezogen, und gegebenenfalls weiter bei einer höheren Temperatur bis hinauf zu 250ºC zu einem maximalen Ziehverhältnis von 6,5:1 gezogen und dann bis zu etwa 30% Maximum während des Erhitzens in einer Entspannungsstufe sich entspannen gelassen. Die fertigen abgekühlten Einzelfäden werden dann auf Spulen aufgewickelt.
Der Einzelfaden der vorliegenden Erfindung wurde nach dem zuvorgenannten Verfahren hergestellt. Ein typisches Beispiel ist wie folgt.

Beispiele Il und I2

Eine gleichförmige Mischung von Pellets von 65 Gew.-% Dupont Polyesterharz Merge 1934, nachkondensiert im festen Zustand, bis zu einer grundmolaren Viskositätszahl (I.V.) von 1,05, und 35 Gew.-% Texin 445D thermoplastisches Polyurethanharz mit einer Durometerhärte von 45 auf der D-Skala, wurden in dem Extrudertrichter angeordnet und extrudiert. Die Extrusionsbedingungen, welche nicht als einschränkend betrachtet werden, waren:
Temperatur der ersten Heizzone: 260ºC
Temperatur der zweiten Heizzone: 265ºC
Temperatur der dritten Heizzone: 265ºC
Temperatur des Extruder-Formwerkzeugs: 265ºC
Das Extruder-Formwerkzeug hatte acht Löcher von 0,80 mm. Die endgültige Größe des Einzelfadens betrug 0,30 mm. Der Einzelfaden wurde in einem Wasserbad bei einer Temperatur von 66ºC, das 2,0 cm unter dem Formwerkzeug angeordnet war, abgeschreckt. Der abgeschreckte Einzelfaden wurde in einem Heißluftofen bei einer Temperatur von 74ºC mit einem Ziehverhältnis von 3,36 gezogen, weiter in einem Heißluftofen bei einer Temperatur von 230ºC auf ein Gesamtziehtverhältnis von 5,0 gezogen und um 25% bei einer Temperatur von 280ºC entspannen gelassen. Der fertige Einzelfaden wurde dann auf Spulen für das Testen aufgenommen. Bei einem ähnlichen zweiten Durchlauf wurde ein ähnlicher Einzelfaden unter Verwendung von 73% Polyester, 26% Polyurethan und 1% Stabilisator hergestellt.
Für Vergleichszwecke wurde das Polyesterharz zu einem Einzelfaden unter Anwendung derselben Extrusionsbedingungen, wie sie für die Mischung Polyester-Polyurethan beschrieben wurden, extrudiert. Die physikalischen Eigenschaften der drei Materialien wurden getestet und die Ergebnisse sind im folgenden angegeben. Polvester 65% PET-35% TPU 73% PET-26% TPU-1% Stabilisator Zugfestigkeit (kg/m²) Zugdehnung Elastizitätsmodul (kg/m²) Schrumpfung bei 220ºC Abriebfestigkeit* * gemessen durch Gewichtsverlust entsprechend der zuvor beschriebenen Methode, %.

Claims

1. Schmelzextrudierter Einzelfaden, bestehend im wesentlichen aus einem größeren Gewichtsanteil eines Polyethylenterephthalatpolyesters und einem kleineren Anteil eines thermoplastischen Polyurethans, z. B. bis zu 30 Gew.-% eines thermoplastischen Polyurethans, zusammen mit 0 bis 5 Gew.-% eines Hydrolyse- Stabilisators, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Polyethylenterephthalatpolyester in einer Menge von 60 Gew.-% bis 90 Gew.-% vorhanden ist und eine grundmolare Viskositätszahl von wenigstens 0,5 bis 1,20 bei der Messung in einem Lösungsmittel, das eine 60:40 Gewichtsteile-Mischung von Phenol und 1,1,2,2-Tetrachlorethan umfaßt, bei einer Temperatur von 30º C hat, und daß in dem Mischungs-Einzelfaden das eingesetzte Polyurethan in einer Menge von weniger als 40 Gew.-% bis 10 Gew.-% vorliegt und eine Durometer Typ A Härte von nicht größer als 95 oder eine Duroineter Typ D Härte von nicht größer als 75 besitzt.

2. Einzelfaden nach Anspruch 1, enthaltend von etwa 20 Gew.-% bis 35 Gew.-% Polyurethan.

3. Einzelfaden nach Anspruch 1, worin die Mischung von etwa 0,3 % bis 5 % Stabilisator enthält.

4. Einzelfaden nach Anspruch 1, worin die Mischung keinen Stabilisator enthält.

5. Einzelfaden nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, worin das Polyurethan ein thermoplastisches Polyurethanpolymeres entweder auf Etherbasis oder auf Esterbasis ist.

6. Siebgewebe zur Verwendung in einer Papierherstellungsmaschine, wobei dieses Gewebe gewebt ist aus:

(a) wenigstens einer Lage von in einer ersten Richtung des Gewebes gewebten Garnen, und

(b) wenigstens einer Lage von in einer zweiten Richtung des Gewebes im wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung gewebten Garnen, wobei diese Garne Einzelfädengarne gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 einschließen.

7. Siebgewebe nach Anspruch 6, worin der kleinere Anteil der Einzelfäden, welche die Fläche des Siebgewebes, auf das die Aufschlämmung aus Cellulosefaserpulpe aufgetragen wird, ausmachen, Polyethylenterephthalat, gemischt mit einem thermoplastischen Polyurethan, ist, worin ein größerer Anteil der Einzelfäden, welche die Maschinenseite des Siebgewebes ausmachen, eine Mischung von Polyethylenterephthalat mit einem thermoplastischen Polyurethan ist.

8. Siebgewebe nach Anspruch 7, worin der größere Anteil der Einzelfäden, welche die Fläche des Siebgewebes, auf das die Aufschlämmung aus Cellulosefaserpulpe aufgetragen wird, ausmachen, Polyethylenterephthalat ist, und der kleinere Anteil Polyethylenterephthalat, gemischt mit einem thermoplastischen Polyurethan, ist, und worin der kleinere Anteil der Einzelfäden, welche die Maschinenseite des Siebgewebes ausmachen, Polyethylenterephthalat ist und der größere Anteil eine Mischung von Polyethylenterephthalat mit einem thermoplastischen Polyurethan ist.

9. Siebgewebe nach den Ansprüchen 6 und 7, worin der größere Anteil der Einzelfäden, welche eine Mischung aus Polyester und Polyurethan sind, in der Quer-Maschinenrichtung des Gewebes gelegt sind.

10. Siebgewebe nach den Ansprüchen 6 und 7, worin im wesentlichen alle Einzelfäden, welche eine Mischung sind, in der Quer-Maschinenrichtung des Gewebes gelegt sind.

11. Verfahren zur Herstellung eines Einzelfadens, wie in Anspruch 1 beansprucht, welches umfaßt: das Miteinandervermischen in Teilchenform von mehr als 60 Gew.-% bis 90 Gew.-% eines Polyethylenterephthalatpolyesters und von weniger als 40 Gew.-% bis 10 Gew.-% eines thermoplastischen Polyurethans zusammen mit 0 bis 5 Gew.-% eines Hydrolyse-Stabilisators, worin der eingesetzte Polyester eine grundmolare Viskositätszahl von wenigstens 0,5 bis 1,20 bei der Messung in einem Lösungsmittel, das eine 60:40 Gewichtsteile-Mischung von Phenol und 1,1,2,2-Tetrachlorethan umfaßt, bei einer Temperatur von 30º C hat, und worin das eingesetzte Polyurethan eine Durometer Typ A Härte von nicht größer als 95 oder eine Durometer Typ D Härte von nicht größer als 75 besitzt, Heißschmelz- Extrudieren der Mischung durch ein Formwerkzeug, Abschrecken des extrudierten Einzelfadens, Heißziehen des abgeschreckten Einzelfadens in wenigstens einer Ziehstufe, Entspannen des gezogenen Einzelfadens bei einer erhöhten Temperatur und danach Abkühlen.

12. Garn aus Vielfachfäden, umfassend eine Vielzahl von schmelzextrudierten Einzelfäden, worin wenigstens einige der Einzelfäden schmelzextrudierte Einzelfäden, wie in Anspruch 1 beansprucht, sind.

13. Stapelfaser, welche wenigstens einen Anteil an Fasern einschließt, die diskrete Längen von schmelzextrudierten Einzelfäden, wie in Anspruch 1 beansprucht, umfassen.

14. Gesponnenes Garn, welches eine Stapelfaser, wie in Anspruch 13 beansprucht, in sich einschließt.

15. Verbundgarn, umfassend eine Mischung von Vielfachfädengarnen und Stapelfasern, worin wenigstens ein Vielfachfädengarn eine Vielzahl von schmelzextrudierten Einzelfäden umfaßt, worin wenigstens einige der Einzelfäden schmelzextrudierte Einzelfäden, wie in Anspruch 1 beansprucht, sind, und worin wenigstens eine der Stapelfasern wenigstens einen Anteil von diskreten Längen von schmelzextrudierten Einzelfäden, wie in Anspruch 1 beansprucht, einschließt.