DE68926617T2

DE68926617T2 - Zusammengesetztes monofilament aus polyester für siebdruckraster

Info

Publication number: DE68926617T2
Application number: DE68926617T
Authority: DE
Inventors: Mototada Fukuhara; Yoshimitsu Itou; Akira Kishiro
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1988-12-05
Filing date: 1989-12-04
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2009-12-05
Also published as: DE68926617D1; ATE138983T1; WO1990006384A1; KR950007817B1; KR910700366A; EP0399053A1; EP0399053B1; EP0399053A4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein im folgenden zusammengesetztes Monofilament genanntes Verbund-monofilament aus Polyester für einen Maschenstoff, der beim Siebdruck eingesetzt wird. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein zusammengesetztes Polyester-Monofilament, das sich zur Bildung einer Müllergaze mit hoher Maschendichte und hohem Modul eignet, die auf Gebieten eingesetzt wird, wo hohe Präzision erforderlich ist, z. B. bei elektronischen Schaltkreisen.
Als Müllergazen zum Druck wurden in der Vergangenheit in großem Umfang Maschenstoffe verwendet, die aus Naturfasern wie z. B. Seide oder einer anorganischen Faser wie z. B. einer Faser aus rostfreiem Stahl bestehen. In letzter Zeit wurden in vielen Fällen Maschenstoffe, d. h. Müllergazen verwendet, die aus Nylon und Polyester bestehen und Flexibilität, Haltbarkeit und Dimensionsstabilität aufweisen. Vor allem wurden aus Polyester-Monofilament bestehende Stoffgazen verwendet, da sie Wasser gegenüber beständig und im Vergleich zu Nylon billig sind.
Auf dem Gebiet des Druckens elektrischer Schaltungen wurde jedoch in letzter Zeit die Präzision zu einem immer wichtigeren Faktor.
Bislang produzierten Polyester-Monofilamente geringer Dehnung große Mengen an Abrieb, wodurch das Weben unter Verwendung solcher Monofilamente geringer Dehnung unmöglich wurde. Der Verbesserungsbedarf in der Druckindustrie wurde jedoch in letzter Zeit immer dringender, wobei nunmehr ein Maschenstoff mit feinem Denier und hoher Maschen- bzw. Webdichte erforderlich ist. Die während des Webens auf ein Filament wirkende Spannung ist nicht notwendigerweise proportional zu seinem Denier - eine hohe Zähigkeit pro Monofilament ist erforderlich. Je dünner das Denier, desto mehr braucht man ein Produkt mit hoher Bruchfestigkeit. Daher ist es zur Verbesserung der Druckgenauigkeit notwendig, daß die Müllergaze eine hohe Festigkeit, einen hohen Modul und eine feine Maschendichte aufweist.
Allgemein gesprochen wird zur Produktion eines Polyester-Filaments mit hoher Festigkeit und hohem Modul das Reckverhältnis der Originalfaser im Herstellungsverfahren auf einen hohen Wert angehoben. Somit weist das erhaltene Filament eine stark ausgerichtete und hochkristalline Struktur auf. Beim Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Stoffgaze wird jedoch ein Stoff mit äußerst hoher Dichte mit hoher Geschwindigkeit gewebt. Daher wird das Kettfilament wiederholt einer starken Reibung durch das Riet bzw. Webblatt usw. ausgesetzt wodurch ein Teil der Filamentoberfläche aufgekratzt wird und sich leicht "bartartiger" bzw. pulverförmiger Abrieb bildet. Je höher die Ausrichtung und der Kristallisationsgrad werden, desto mehr verstärkt sich diese Tendenz, wodurch es notwendig wird, das Weben vorübergehend zu unterbrechen und die Webmaschine zu reinigen. Dies beeinträchtigt nicht nur die Produktivität, sondern führt auch zu Webunregelmäßigkeiten in diesem Abschnitt und dadurch zu Produktfehlern. Selbst wenn keine Reinigung vonnöten ist, wird ein Teil des anfallenden Abriebs in die Stoffe eingewebt, was zu fehlerhaftem Drucken führt, wenn ein Präzisionsdruckvorgang erforderlich ist. Es ist daher ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung, daß das Originalfilament mit hoher Festigkeit die Abriebbildung verhindert.
Bislang wurden einige Technologien zur Verbesserung der Abriebverringerung vorgeschlagen. In JP-A-16948/1980 wurde z. B. vorgeschlagen, daß das Originalfilament mit hoher Dehnung mit einer Bruchdehnung von 38-60% als Kettfaden verwendet wird. Die Verwendung eines Filaments hoher Dehnung bedeutet jedoch, daß das Reckverhältnis beim Herstellungsverfahren des Originalfilaments niedriger eingestellt wird, was es unweigerlich schwierig macht, einen Stoff mit hohem Modul als Endprodukt zu erhalten. Anders ausgedrückt wird bei dieser herkömmlichen Technologie auf Eigenschaften wie hohe Festigkeit und hoher Modul verzichtet, um die Abriebbildung zu verhindern. Wenn gemäß der obigen Veröffentlichung das Denier verringert wird, um einen Stoff höherer Maschendichte zu erzielen, wird die Zähigkeit unzulänglich und die Webverarbeitbarkeit deutlich eingeschränkt; in der Folge ist es schwierig, eine Müllergaze mit hoher Maschendichte für präzises Drucken zu erhalten.
Dies ergibt ein zu lösendes Problem, nämlich wie ein Filament mit hohem Modul gewebt und die Abriebbildung gleichzeitig unterdrückt werden kann.
JP-A-276048/1987 und die zugehörige EP-A-031 1687 (Einreichdatum: 10.8.1987, veröffentlicht am 1 9.4.1989, Prioritätsdatum: 1 7.2.1987) offenbaren ein zusammengesetztes Filament, worin ein Polymer wie z. B. kratzfestes Nylon, an dem Emulsionen und Harze zur Musterbildung gut anhaften, als Hülle verwendet wird. Die Abriebbildung kann im Falle von Nylon aufgrund seiner Kratzfestigkeit im Vergleich zu Polyester verhindert werden, doch der Nachteil liegt darin, daß Nylon eine höhere Feuchtigkeitsabsorption und eine schlechte Dimensionsstabilität aufweist. Zur Erzielung eines präzisen Druckvorgangs ist die Dimensionsstabilität nach dem Aufspannen und Befestigen des Stoffs auf einem Rahmen und während der Lagerungszeit, der Plattenherstellung (Bildung eines Druckmusters) und des Druckvorgangs äußerst wichtig. Wenn Nylon verwendet wird, ist es - selbst wenn es Teil eines zusammengesetzten Filaments ist - gegenüber Temperatur und Feuchtigkeit sehr anfällig, wobei auch die am Stoff angelegte Zugspannung zum Nachlassen tendiert. Insbesondere wenn die Atmosphäre in der Werkstatt nicht genau überwacht wird, steigt diese Anfälligkeit. Durch Anwendung dieser Technologie können zwar die Webeigenschaften, jedoch nicht die Druckpräzision verbessert werden.
In JP-A-276048/1987 und EP-A-031 1687 findet sich auch eine allgemeine Bezugnahme auf die Verwendung eines Polyesters mit geringer Viskosität als Hüllenkomponente, doch es wird kein praktisches Beispiel angeführt. Im allgemeinen wird kein Polyester geringer Viskosität als Rohmaterial für ein Monofilament einer Stoffgaze verwendet. Unter einem Polyester geringer Viskosität versteht man üblicherweise einen Polyester mit einem niedrigen Polymerisationsgrad, der während des Reckens leicht durch Wärme kristallisierbar ist. Die so erhaltenen Monofilamente weisen schlechte Zähigkeit auf und sind spröde. Daher wird im Falle eines zusammengesetzten Monofilaments vom Hülle-Kern-Typ, worin ein Polyester mit einer geringen Viskosität als Hülle verwendet wird, der Polyester geringer Viskosität während des Webens eines Stoffs durch Reibung abgekratzt und Abrieb gebildet. Daher ist ein zusammengesetztes Monofilament vom Hülle-Kern-Typ, worin ein Polyester mit geringer Viskosität als Hüllenkomponente verwendet wird, für Müllergazen zum Siebdrucken nicht geeignet.
Die vorliegende Erfindung versucht ein zusammengesetztes Polyester-Monofilament bereitzustellen, das sich für präzises Drucken eignet und eine gute Dimensionsstabilität, zufriedenstellende Webeigenschaften sowie eine verringerte Abriebbildung aufweist.
Insbesondere versucht die vorliegende Erfindung ein zusammengesetztes Polyester- Monofilament mit hoher Tenazität und hohem Modul bereitzustellen, das sich für Stoffe mit feinem Denier und hoher Maschendichte eignet.
Die vorliegende Erfindung bietet ein zusammengesetztes Polyester-Monofilament für Stoffgazen zum Siebdrucken, welches zusammengesetzte Filament aus einem Kern aus einer ersten Polyesterkomponente und einer Hülle aus einer zweiten Polyesterkomponente besteht, in welchem zusammengesetzten Monofilament
(a) die erste Komponente, der Polyester-Kern, aus Polyethylenterephthalat besteht und die zweite Komponente, die Polyester-Hülle, ein Copolyester ist, von dem ein Hauptteil Polyethylenterephthalat ist;
(b) die erste Komponente, der Polyester-Kern, eine Glastemperatur von zumindest 78ºC und die zweite Komponente, die Polyester-Hülle, eine Glastemperatur von 45-65ºC aufweist;
(c) das Flächenverhältnis zwischen dem Kern und der Hülle im Bereich von 70 : 30 bis 95 : 5 liegt; und
(d) die Bruchfestigkeit des Monofilaments 6 g/den oder mehr und der Modul bei seiner Dehnung von 10% 3,5 g/den oder höher ist.
Ein Merkmal des zusammengesetzten Polyester-Monofilaments für eine Stoffgaze der vorliegenden Erfindung ist hohe Zähigkeit pro Monofilament gegenüber der im Webverfahren aufgebrachten Zugspannung.
Die Zähigkeit, die bestimmte Monofilamente erfordern, hängt von der Art der zu verwendenden Webmaschine und der Anzahl der Drehungen während des Webens ab; wenn die Zähigkeit etwa 50 g/Filament oder mehr beträgt, können die Probleme während des Webens in der Praxis gelöst werden. Wenn die Bruchfestigkeit demnach 6 g/den oder mehr beträgt, kann ein Monofilament mit einem Denier von etwa 9 den bereitgestellt werden und weiters, wenn die Bruchfestigkeit 7 g/den oder mehr beträgt, ist es möglich, das Denier auf 7 den zu senken, um dünnere Monofilamente zu bilden. Es ist daher nötig, eine Bruchfestigkeit des Monofilaments von 6 g/den und vorzugsweise 7 g/den oder mehr zu erzielen. Je höher die Bruchfestigkeit des Monofilaments, desto besser das Ergebnis. Zufriedenstellende Ergebnisse können mit einem Monofilament mit einem Polyethylenterephthalat als Kernkomponente und einer Bruchfestigkeit von etwa 10 g/den oder weniger erzielt werden.
Andrerseits kann aber selbst bei Verwendung eines Stoffs hoher Maschendichte mit einem Monofilament hoher Zähigkeit keine hohe Druckgenauigkeit beibehalten werden, wenn er durch die Spannung verformt wird, die während des Druckens durch Zusammendrücken entsteht. Zu diesem Zweck ist ein Monofilament mit hohem Modul erforderlich. Der Modul des Monofilaments bezieht sich auf die im Filament bei einer 10%igen Dehnung erzeugte Spannung. Es handelt sich genauer gesagt um einen Wert, den man durch Dividieren der Zähigkeit bei 10%iger Dehnung in der S-S-Kurve des Originalfilaments durch sein Denier erhält. Es ist notwendig, das Monofilament mit einem Modul von 3,5 g/den oder mehr, vorzugsweise von 3,8 g/den oder mehr, bereitzustellen. Je höher der Modul des Monofilaments, desto besser das Ergebnis. Zufriedenstellende Ergebnisse lassen sich mit einem Monofilament erzielen, das ein Polyethylenterephthalat als Kernkomponente und einen Modul von etwa 10 g/den oder weniger aufweist.
Zur Erreichung einer solchen hohen Bruchfestigkeit und eines hohen Moduls ist es wesentlich, daß das Originalfilament während des Herstellungsverfahrens mit einem hohen Reckverhältnis gereckt wird. Als Folge erhält man ein Filament mit geringer Bruchdehnung. Durch Anwendung der vorliegenden Technologie wird es jedoch möglich, einen annehmbaren Webvorgang durchzuführen, selbst wenn ein Filament mit so geringer Bruchdehnung verwendet wird, daß es bislang unmöglich war, ein solches Filament zu weben. Insbesondere ist es nun möglich, ein Monofilament mit einer Bruchdehnung von weniger als 33% zu weben. Natürlich ist es vom Standpunkt der leichten Handhabbarkeit des Filaments nicht vorzuziehen, daß die Bruchdehnung äußerst gering ist und eine Bruchdehnung von 10% oder mehr ist vorzuziehen, eine Bruchdehnung von 15% oder mehr noch bevorzugter.
Wenn man hingegen versucht, eine hohe Bruchfestigkeit und einen hohen Modul für ein Polyester zu erzielen, wird die Abriebbildung während des Webens entsprechend gesteigert. Der Grund dafür liegt darin, daß in durch Recken stark ausgerichteten und kristallisierten Polyesterfasern die Festigkeit in der Richtung entlang der Faserachse zunimmt. In der Folge wird die Faser entsprechend spröde und gegenüber Verbiegen, Scheren und Kratzen empfindlich. Da jedoch für das Endprodukt eine hohe Festigkeit und ein hoher Modul erforderlich sind, sollte die Faser selbst solche mechanischen Eigenschaften aufweisen. Unter diesen Bedingungen ist es ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung, die Abriebbildung zu verhindern.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, gute Webeigenschaften für ein Monofilament mit hoher Bruchfestigkeit, hohem Modul und geringer Bruchdehnung zu erreichen. Durch die vorliegende Erfindung werden die Probleme des Stands der Technik durch Vorsehen eines Monofilaments des Hülle-Kern-Typs, das die in Anspruch 1 angeführten Merkmale aufweist, gelöst.
Die Anmelder stellten in ihren Untersuchungen fest, daß ein Copolymer mit einer niedrigen Tg kaum Abrieb bildet. Allgemein gesprochen ist in einem Monofilament mit niedriger Tg die Mobilität der Molekularketten in amorphen Teilen hoch, und das Polymer nimmt einen gummiartigen und keinen glasartigen Zustand an. Das heißt das Polymer ist weich und wird durch Reibung kaum aufgekratzt.
Wenn die Unterdrückung solcher Abriebbildung das einzige Ziel wäre, wäre die Wirkung umso besser, je niedriger die Tg ist. Wenn die Tg jedoch in der Nähe der Raumtemperatur liegt, nimmt die Dimensionsstabilität während der Anwendung ab und ist auf dem Gebiet des Präzisionsdruckens, ein weiteres Ziel der Erfindung, nicht geeignet. Daher sollte in einem zusammengesetzten Polyester-Monofilament der Erfindung die Tg der Polyesterhülle, die sich für das Präzisionsdrucken eignet, 45-65ºC betragen.
Ein Polymer mit einer solchen Tg kann durch Copolymerisieren eines kristallinen Polyesters, insbesondere eines Polyesters mit Polyethylenterephthalat als Hauptkomponente, erzielt werden, wobei ein Monomer, das die Flexibilität der Molekularkette erhöht, oder ein Monomer bzw. ein Polymer mit relativ niedrigem Molekulargewicht kaum sterische Hinderung bewirkt. Geeignete Copolymere sind z. B. Dicarbonsäuren wie z. B. Isophthalsäure, Adipinsäure, Dimersäure und Sebacinsäure, eine Verbindung der allgemeinen Formel R&sub1;O(CnH2nO)mR&sub2; (worin R&sub1; und R&sub2; jeweils H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind; n eine ganze Zahl von 2-5 ist; und m eine ganze Zahl von 2-250 ist), z. B. niedermolekulare Glykole wie etwa Diethylenglykol, Butandiol und Neopentylglykol, Polyalkylenglykole wie z. B. Polyethylenglykol und Polytetramethylenglykol.
Die Menge des copolymerisierten Anteils wird nicht wahllos bestimmt, sondern hängt von der Art des ausgewählten Copolymers ab. Sie sollte solcherart ausgewählt werden, daß die Tg des so erhaltenen Polymers 45-65ºC beträgt.
Allgemein gesprochen wird ein Polymer mit niedrigem Polymerisationsgrad bzw. niedriger Viskosität im Vergleich zu einem Polymer mit hohem Polymerisationsgrad bzw. hoher Viskosität durch Erhitzen leicht kristallisiert und weist eine mangelhafte Zähigkeit sowie eine Neigung zur Versprödung auf. Als Hüllenkomponente eines erfindungsgemäßen Monofilaments ist es daher vorzuziehen, ein spinnbares Polymer mit hohem Polymerisationsgrad und einer Grenzviskosität [η] von 0,60 oder mehr zu verwenden.
Ein Copolyester mit niedriger Tg ist im allgemeinen weich, doch andrerseits ist es schwierig, mit einem solchen Copolyester höhere Werte bezüglich der Bruchfestigkeit, des Moduls und der Bruchdehnung zu erzielen, weshalb es unmöglich ist, ein Filament zu erhalten, das die mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Monofilaments erfüllt. In der vorliegenden Erfindung kann dieses Problem durch Verwendung einer Verbundstruktur gelöst werden, in der ein Polymer mit niedriger Tg nur für die Hüllenkomponente verwendet wird. Mit anderen Worten, das durch Reibung an einem Riet und einer Führungsstange zerkratzte Polymer ist das Polymer auf der Oberfläche. Es reicht daher aus, ein Polymer mit niedriger Tg an der Oberfläche zu verwenden. Mechanische Eigenschaften wie Bruchfestigkeit, Modul und Bruchdehnung sollten durch das den Kern bildende Polymer beigesteuert werden.
Basierend auf solchen Überlegungen ist es notwendig, das Verhältnis zwischen der Menge an Kernkomponente und jener der Hüllenkomponente relativ hoch einzustellen, und daher ist es notwendig, daß das Flächenverhältnis des Kerns zur Hülle zumindest 70 : 30, vorzugsweise 80 : 20 oder mehr, ist.
In einem erfindungsgemäßen Monofilament bestehen sowohl der Kern als auch die Hülle aus Polyestern, weshalb es an der Grenzfläche der Verbundstruktur kaum zum Abschälen kommt. Wenn jedoch die Hülle zu dünn wird, kann eine sogenannte "Verbund-Fehlanordnung" eintreten, d. h. daß das Kernpolymer auf einem Teil der Faseroberfläche freiliegt. Dies kann zu einer geringeren Wirksamkeit bei der Unterdrückung der Abriebbildung führen, weshalb das maximale Flächenverhältnis 95 : 5 betragen sollte.
In anderen Worten, wenn das Flächenverhältnis im Bereich von 70 : 30-95 : 5 liegt, kann eine gute Verbundanordnung sichergestellt werden und die Unterdrückung der Abriebbildung ist möglich. Es ist vorzuziehen, daß die Dicke der Hülle höchstens 5 µ oder weniger beträgt. Als kernbildende Polyester der vorliegenden Erfindung sind vom Kostenstandpunkt Polyethylenterephthalate, die in der Bekleidungsindustrie und in industriellen Anwendungen in größeren Mengen zum Einsatz kommen, vorzuziehen.
Die Tg eines solchen Kernpolyesters ist in jedem Fall höher als jene des hüllenbildenden Polymers; in der Praxis beträgt die Tg des Kernpolyesters zumindest 78ºC.
Innerhalb dieses Bereichs kann im Bedarfsfall eine dritte Komponente eingebaut bzw. copolymerisiert werden.
Außerdem kann die folgende Struktur als erfindungsgemäßes zusammengesetztes Polyester-Monofilament verwendet werden.
Eine bevorzugte Morphologie ist eine koaxiale Zylinderstruktur, die im Querschnitt einen konzentrischen Kreis bildet, worin die Mittelpunkte des Kerns und der Hülle zusammenfallen. Es ist nicht vorzuziehen, daß, wenn der Kern exzentrisch ist, Falten oder Kräuselungen entstehen, die durch den geringen Unterschied der thermischen und mechanischen Eigenschaften der den Kern und die Hülle bildenden Polymere verursacht sind.
Eine weitere bevorzugte Morphologie ist eine Struktur des Inseln-im-Meer-Typs, worin eine Vielzahl an Kernen (Inseln) von einer Hülle (das Meer) umgeben sind. Der Vorteil einer solchen Inseln-im-Meer-Struktur zeigt sich bei der Verwendung eines Polyethylenterephthalats mit einem höheren Polymerisationsgrad, z. B. einer Grenzviskosität [η] von zumindest 0,75 oder eines flüssigen kristallinen Polyesters, der ohne Probleme ein Filament mit hohem Modul als Kerne bildet. Diese Polyester bieten hohe Festigkeit und einen hohen Modul, doch es mangelt ihnen andrerseits an Flexibilität, und sie folgen der gebogenen Struktur von Kett- und Schußfäden kaum, wenn ein Stoff hoher Maschendichte hergestellt wird.
Zur Lösung dieses Problems wird das Denier des gebildeten Filaments dünner gemacht. Diese Fasern mit dünnem Denier sind selbst bei hohen Modulen flexibel und folgen der Verformung während des Webens ohne jegliche Schwierigkeiten. Wenn jedoch ein einfacher zusammengesetzter Körper aus Multifilamenten verwendet wird, wird das Faserbündel im Stoff flach, und es ist schwierig, eine große Dimension der Öffnung sicherzustellen, wenn aus einem solchen Stoff ein Siebstoff gebildet wird. Daher wurde es notwendig, das Filament zu verdrillen, um die Webeigenschaften zu verbessern; dadurch wurde das Verfahren komplizierter und die Gleichmäßigkeit der Öffnung unzulänglich. In diesem Fall ist es vorzuziehen, eine Struktur herzustellen, in der eine Vielzahl an Kernen durch ein Meer umgeben sind.
Um dieses Ziel wirkungsvoll zu erreichen, beträgt das Denier eines einzelnen inselbildenden Filaments vorzugsweise 3 den oder weniger, noch bevorzugter 1 den oder weniger; weiters ist vorzuziehen, daß die dünneren Filamente flexibler sind. Es ist notwendig, daß die Zahl der inselbildenden Filamente zumindest 5 beträgt. Wenn die Anzahl an Inseln klein wird, wird es schwierig, ein ausreichend hohes Verhältnis zwischen Inselkomponente und Meerkomponente (siehe oben) zu erzielen. Dies führt zu einem große Meervolumen, das notwendig ist, um ein einheitliche zusammengesetzte Struktur zu erhalten und in diesem Fall kann man Eigenschaften wie hohe Festigkeit und hoher Modul kaum beobachten. Es ist möglich, 100 oder mehr Inseln vorzusehen, doch eine zu hohe Anzahl führt zu einer zu komplizierten Spinndüse, wobei bis zu mehrere Dutzend Düsen zur Erreichung der Ziele der vorliegenden Erfindung ausreichen sollten.
Es ist vorzuziehen, daß die Querschnittsform des Monofilaments rund ist. Wenn der Querschnitt verformt ist, tritt beim Härten einer lichtempfindlichen Emulsion eine Lichthofbildung ein, was in einigen Fällen die Druckpräzision beeinträchtigt. Ein weiterer Grund besteht darin, daß im Vergleich zu einem Filament mit rundem Querschnitt ein Filament mit verformtem Querschnitt nur mangelhaft gerade ist und kein Sieb mit einer besonders gleichmäßigen Öffnung bietet.
In der Praxis kann ein erfindungsgemäßes zusammengesetztes Monofilament durch jedes herkömmliche, allgemein bekannte Verbundspinnverfahren erhalten werden. Kern- bzw. hüllenbildende Polymere werden unabhängig voneinander geschmolzen, zudosiert und an der Hinterseite einer Spinndüse miteinander vereinigt, um eine Hülle- Kern-Struktur zu bilden, und aus der gleichen Düse extrudiert, um das zusammengesetzte Filament zu erhalten.
Praktische Verfahren zur Erhaltung eines zusammengesetzten Filaments des Inseln-im- Meer-Typs sind z. B. ein allgemein bekanntes Spinnverfahren zur Bildung eines seitlich angeordneten Polymers, das in JP-A-26723/1 972 geoffenbart ist. Bei diesem Verfahren wird ein zusammengesetztes Filament des Inseln-im-Meer-Typs durch getrenntes Schmelzen und Zudosieren zweier Polymere, die eine Meerkomponente bzw. eine Inselkomponente darstellen, durch Bilden unabhängiger, zusammengesetzter Hülle- Kern-Stoffflüsse in einer ersten Stufe, Verbinden jedes Hülle-Kern-Stoffflusses in einer zweiten Stufe und Extrudieren eines zusammengesetzten, mehrkernigen Inseln-im-Meer- Typ-Stoffflusses aus einer Düse erhalten. Es ist in jedem Fall vorzuziehen, daß eine Vielzahl ultrafeiner Filamente jeweils unabhängig voneinander eine Insel bilden, wobei auch eine Struktur gebildet wird, in der die Inseln durch ein meerbildendes Polymer umgeben sind. Da der Zweck der vorliegenden Erfindung nicht darin besteht, die Meerkomponente aufzulösen und das Bündel der ultrafeinen Filamente zu erhalten, ist es zulässig, daß die Inseln teilweise geringfügig miteinander verbunden sind. Zu viele Verbindungen der Flüsse verringern jedoch die Möglichkeit der Schaffung ultrafeiner Filamente und den Filamenten mangelt es auch an Flexibilität. Verbindungen von Stoffflüssen sollten tunlichst vermieden werden, indem die Düsenkonstruktion an die Viskosität des zu verwendenden Polymers angepaßt wird.
Es folgt eine ausführliche Erklärung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf praktische Beispiele. Die Bewertungen in diesen Beispielen erfolgten mittels der folgenden Verfahren.

Tg

Es wurde eine Probe von 10 mg eines Pulvers des Polymers gezogen. Die Messung erfolgte unter Verwendung eines Differentialscanning-Kalorimeters (hergestellt durch Perkin-Elmer Co., Ltd: Type DSC-4), während die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 16ºC/min erhöht wurde. Durch einen im Laufe der Temperaturerhöhung erzielten Höchstwert wurde die Glastemperatur Tg (ºC) durch das Datenverarbeitungssystem von Perkin-Elmer Co., Ltd. erhalten.

Bewertung des Abriebs

Ein Maschenstoff wurde mittels einer Webmaschine des Sulzer-Typs gewebt, wobei die Anzahl an Umdrehungen der Webmaschine 350 rpm betrug. Wenn durch Beobachtung des Verschmutzungsgrad eines Riets bestimmt wurde, daß eine Fortsetzung des Webvorgangs unmöglich ist, wurde die Webmaschine ausgeschaltet und das Riet gewaschen. Die Webdauer bis zu diesem Zeitpunkt wurde als Rietwaschzyklus (m) definiert. Je kürzer dieser Waschzyklus war, desto mehr Abrieb bildete sich.

Modul eines Stoffs

Eine Zähigkeits-Dehnungskurve eines Stoffs wurde mittels des in JIS L1068-1964 beschriebenen markierten Streifenverfahrens mit Hilfe eines Zugfestigkeits-Testgeräts mit konstanter Dehngeschwindigkeit unter Versuchsbedingungen einer Proben breite von 5 cm, eines Klemmabstands von 20 cm und einer Dehngeschwindigkeit von 20 cm/min erstellt, wobei die Zähigkeit (kg) bei einer 10%igen Dehnung als Modul des Stoffs definiert wurde.

Beispiel 1

Ein Polyethylenterephthalat (A) mit einer Grenzviskosität [η] von 0,80 wurde als Kernkomponente eines zusammengesetzten Monofilaments hergestellt. Die Tg dieses Polymers betrug 79ºC. Als Hüllenkomponente wurde ein Polymer (B) mit einer Grenzviskosität [η] von 0,67 durch Einarbeiten von 8 Gew.-% Polyethylenglkyol mit einem Molekulargewicht von 1.000 gebildet, als ein Polyethylenterephthalat polymerisiert wurde. Die Tg dieses Polymers betrug 58ºC.
Ein zusammengesetztes Monofilament, worin das Polymer A der Kern und das Polymer B die Hülle war, wurde mittels eines herkömmlichen, allgemein bekannten Verbundspinnverfahrens bei einer Spinntemperatur von 295ºC mit 1.000 m/min gesponnen. In diesem Fall betrug das Flächenverhältnis im Verbund zwischen Kern und Hülle 90 : 10. Das Recken des erhaltenen ungezogenen Monofilaments erfolgte bei verschiedenen Reckverhältnissen unter Verwendung eines Paars heißer Walzen (auf 90 bzw. 140ºC erhitzt), um gereckte Monofilamente mit einem Denier von 8 denier zu erhalten. Die Monofilamente wurden gewebt, ausgerichtet und behandelt, um eine Stoffgaze mit einer hohen Maschendichte von 300 zu erhalten.
Die Reckbedingungen, die Eigenschaften der Originalfilamente und die Bewertungsergebnisse des erhaltenen Stoffs sind in Tabelle 1 veranschaulicht.
In Versuch Nr. 1 traten Filamentbrüche während des Webens auf, da die Bruchfestigkeit des Monofilaments niedrig war. Da der Modul des Monofilaments in Versuch Nr. 2 niedrig war, wurde ein Stoff mit niedrigem Modul erhalten und dieser wies schlechte Druckgenauigkeit auf. In den Versuchen Nr. 3, 4 und 5 zeigten die Monofilamente eine hohe Festigkeit und einen hohen Modul sowie eine geringe Abriebbildung. Stoffgazen mit hohem Modul und hoher Maschendichte wurden erhalten, und es war möglich, mit dem Stoff hochpräzise Druckvorgänge mit einer Linienstärke von 80 µm durchzuführen. Tabelle 1 Versuch Nr. Reckverhältnis Eigenschaften der Originalfilamente Bruchfestigkeit Bruchdehnung Modul Bewertung des Abtriebs Modul des Stoffs Aufgrund niedriger Zähigkeit kam es während des Webens zum Filamentbruch Vergleichsbeispiel Erfindungsgemäß

Beispiel 2

Gemäß dem Verfahren nach Beispiel wurden zusammengesetzte Hülle-Kern- Filamente mit einem Monofilament-Denier von 7 erhalten. Ein Polyethylenterephthalat (A) mit einer Grenzviskosität von 0,75 wurde als Kernkomponente und Copolyester mit einer jeweils unterschiedlichen Tg wurden als Hüllenkomponenten verwendet, wobei sich alle Kern-Hülle-Flächenverhältnisse voneinander unterschieden.
Stoffe mit der hoher Maschendichte von 360 wurden durch Weben der Monofilamente, Zurichtung und Behandeln erhalten. Die Bewertungsergebnisse hinsichtlich Abrieb jedes zusammengesetzten Filaments sind in Tabelle 2 veranschaulicht. In dieser Tabelle wurde die Dimensionsstabilität durch Beobachtung des Verformungsgrads eines gedruckten Musters nach Abschluß des Druckens auf 3.000 Stücken sowie durch Bewerten einer geringen Verformung als gut und einer starken Verformung als schlecht bestimmt. Tabelle 2 Versuch Nr. Copolymerisierte Komponente Tg des Copolyesters Flächenverhältnis (Kern : Hülle) Mechanische Eigenschaften des Originalfilaments Festigkeit Dehnung Modul Bewertung des Abriebs Modul des Stoffs Dimensionsstabilität Kratzen des Monofilaments durch ein Riet trat auf Vergleichsbeispiel Diethylenglycol Butandiol Dimersäure 5-Natriumsulfoisophthalsäure gut geringfügig mangelhaft erfindungsgemäß
Da in Versuch Nr. 6 der Gehalt an copolymerisierter Komponente gering war, war die Tg des Copolyesters hoch, und es entwickelte sich während des Webens Abrieb. Da in Versuch Nr. 10 die Tg zu niedrig war, war die Dimensionsänderung während des Druckens und die Verformung des Druckmusters des bedruckten Materials groß. Daher bot die Stoffgaze eine mangelhafte Druckpräzision. Da in Versuch Nr. 13 eine copolymerisierte Komponente mit hoher Tg verwendet wurde, war die Tg des Copolyesters entsprechend hoch und Abrieb bildete sich während des Webens. Da in Versuch Nr. 14 das Flächenverhältnis der Kernkomponente klein war, wies das Filament eine niedrige Bruchdehnung auf und es bildete sich Abrieb. Da das Flächenverhältnis zwischen Hülle- und Kernkomponente in Versuch Nr. 15 klein war, sank die unterdrückende Wirkung auf die Abriebbildung und Abrieb wurde gebildet. Versuche Nr. 7, 9 und 11 sind keine Beispiele der Erfindung, da die Tg der für die Hülle verwendeten Copolyester außerhalb des in Anspruch 1 angeführten Bereichs von 45- 65ºC liegt. Versuche Nr. 8 und 12 waren Beispiele der vorliegenden Erfindung; obwohl die Originalfilamente eine hohe Festigkeit und einen hohen Modul aufwiesen, bildete sich kein Abrieb. Die erhaltenen Stoffe mit hoher Maschendichte waren glatte Gazen mit hohem Modul und ein äußerst präzises Druckverfahren mit einer Linienstärke von 70 µm war möglich.

Beispiel 3

Vergleichsbeispiel 1

Die Eigenschaften einer glatten Gaze, die mit einem zusammengesetzten Monofilament (Hülle aus Nylon und Kern aus Polyester (Vergleichsbeispiel 1)) gewebt war, und jene einer glatten Gaze, die mit einem zusammengesetzten Polyester-Monofilment aus Versuch Nr. 4 in Beispiel 1 gewebt war, wurden miteinander verglichen.
Ein zusammengesetztes Monofilament mit einem Denier von 8 wurde gemäß Beispiel 1 unter Verwendung eines Nylonpolymers mit [η] = 1,2 und Tg = 41ºC als Hülle und eines Polyethylenterephthalats mit einer Strukturviskosität [η] = 0,80 und Tg = 79ºC als Kern erhalten. Die Festigkeit, Bruchdehnung und der Modul des erhaltenen Filaments betrugen 6,5 g/den, 32% bzw. 3,5 g/den. Die Stoffgaze mit einer Maschendichte von 330 wurde so wie das Filament aus Versuch Nr. 4, Beispiel 1 hergestellt. Beide Proben wiesen gute Webeigenschaften auf.
Die Stoffe wurden auf einem Befestigungsrahmen mit einer Größe von 44 cm aufgespannt und die Spannungen der Stoffe im Verlauf der Zeit gemessen. Die Atmosphäre wurde auf einem normalen Wert gehalten (d. h. 20ºC bei relativer Luftfeuchtigkeit von 65%), und nach 7 Tagen wurden die Stoffe einer Atmosphäre hoher Temperatur und Feuchtigkeit (d. h. 40ºC und 80% relative Luftfeuchtigkeit) ausgesetzt und die Spannungsstabilität der Stoffe bewertet. Die Spannung der Stoffe wurde als N/cm unter Verwendung eines TENSION METER-40D von HINRICH MANTEL Co., Ltd. gemessen. Die Ergebnisse sind aus Tabelle 3 ersichtlich. Tabelle 3 Spannung des Stoffs (N/cm) Vergleichsbeispiel Beispiel Beim Einspannen des Stoffs
Der aus dem zusammengesetzten Monofilament erzeugte Stoff, worin Nylon die Hüllenkomponente war (Vergleichsbeispiel 1) wies eine große anfängliche Änderung und eine starke Abhängigkeit von Temperatur und Feuchtigkeit auf, was auf seine Instabilität hindeutete. Der Stoff mit dem erfindungsgemäßen zusammengesetzten Monofilament (Beispiel 3) wies hingegen eine kleine anfängliche Änderung und eine geringe Abhängigkeit von Temperatur und Feuchtigkeit auf, was auf seine Stabilität hindeutete.

Beispiel 4

Ein Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskosität [η] von 0,8 wurde durch ein herkömmliches Verfahren als Inselkomponente eines zusammengesetzten Monofilaments hergestellt. Die Tg dieses Polymers betrug 79ºC. Als Meerkomponente wurde ein Polymer mit einer Grenzviskosität [η] von 0,64, das durch den Einbau von 10 Gew.-% Polyethylenglykol mit einem Molekulargewicht von 1.000 bei der Polymerisation eines Polyethylenterephthalats gebildet wurde, hergestellt. Die Tg dieses Polymers betrug 56ºC.
Das Verbundspinnen erfolgte mittels eines allgemein bekannten Verfahrens zur Bildung eines seitlich angeordneten Polymers, um ein Monofilament mit einem Meer-Insel- Verhältnis von 10 : 90 mit 16 unabhängigen Inseln und einem Gesamtdenier von 10 zu erhalten. Die Festigkeit, der Modul bei 10%iger Dehnung und die Bruchdehnung dieses Monofilaments betrugen 6,5 g/den, 5,3 g/den bzw. 32%. Dieses Monofilament zeigte eine beträchtliche Flexibilität. Ein Stoff mit einer Maschendichte von 315 wurde gewoben und gemäß dem Ergebnis der Abriebbewertung betrug der Waschzyklus des Riets 1.000 m, obwohl es sich um ein hochfestes Polyester-Monofilament handelte. Während der Durchführung des kontinuierlichen Webvorgangs war über einen langen Zeitraum kein Waschen der Webmaschine erforderlich; eine Stoffgaze hervorragender Qualität wurde in wirkungsvoller Weise hergestellt.

Vergleichsbeispiel 2

Unter Verwendung des Polyethylenterephthalats aus Beispiel 4 für die Inselkomponente mit einer Grenzviskosität [η] = 0,8 wurde ein Monofilament mit einem Denier von 10 durch ein herkömmliches Verfahren hergestellt. Die Festigkeit des Filaments betrug 6,5 g/den; dies wurde durch Einstellen der Spinn- und Reckbedingungen erzielt, um einen direkten Vergleich mit Beispiel 4 herstellen zu können. Das erhaltene Monofilament besaß einen Modul bei einer 10%igen Dehnung von 5,5 g/den bzw. eine Bruchdehnung von 33%. Obwohl beide Monofilamente das gleiche Denier aufwiesen, fühlte sich das Monofilament aus Beispiel 4 hart an. Die Bewertung des Abriebs zeigte, daß sich nach nur 80 m eine große Abriebmenge ansammelte und eine Fortsetzung des Webvorgangs unmöglich war.

Beispiel 5

Um die Tg der Meerkomponente mit der Abriebbildung zu vergleichen, wurden unter Verwendung der in Tabelle 4 dargestellten Polymere als Meerkomponente gemäß Beispiel 4 Inseln-im-See-Monofilamente erhalten. (Versuch Nr. C ist der einzige, der der vorliegenden Erfindung entspricht, da die Tg innerhalb des beanspruchten Bereichs von 45-65ºC liegt.) Das Zusammensetzungsverhältnis betrug in diesem Beispiel 15 : 85, und die Monofilamente bestanden aus 24 Inseln.
Die Eigenschaften und Bewertungsergebnisse der erhaltenen Filamente sind in Tabelle 4 veranschaulicht. Die in Tabelle 4 gezeigte Dimensionsstabilität wurde durch Vergleichen der Druckgenauigkeit nach 1000maligem Drucken erzielt. Tabelle 4 Bsp. Nr. Copolymerisierbare Komponente Verhältnis des Komponentencopolymers (Mol.-%) Tg des Copolymers Mechanische Eigenschaften des Originalfilaments Festigkeit Modul Bruchdehnung Bewertung des Abriebs Dimensionsstabilität Diethylenglykol Polytetramethylenglykol Isophthalsäure 5-Natriumsulfoisophthalsäure gut recht gut schlecht
Da in Versuchen A und H die Tg des als Meerkomponente verwendeten Copolymers zu hoch war, bildete sich laut Abriebbewertung eine größere Abriebmenge, der Rietwaschzyklus war extrem kurz und ein stabiler Webvorgang über einen langen Zeitraum schwierig. Da in Versuch E die Tg des Copolymers zu niedrig war, war die Dimensionsstabilität des erhaltenen Stoffs mangelhaft und die Druckgenauigkeit ebenfalls schlecht. Die Versuche B, C, D, F und G betrafen hochfeste erfindungsgemäße Polyester-Monofilamente mit hohem Modul, die während des Webens einen langen Rietwaschzyklus aufwiesen und die erhaltenen Stoffe besaßen eine hohe Festigkeit, einen hohen Modul und eine hervorragende Dimensionsstabilität.

Beispiel 6

Ein mit Adipinsäure copolymerisiertes Polymer mit einer Tg von 63ºC und einer Grenzviskosität [η] = 0,67 wurde hergestellt. Ein zusammengesetztes Monofilament wurde so wie in Beispiel 1 gebildet. Zu Vergleichszwecken wurde hier das Zusammensetzungsverhältnis zwischen Meer und Inseln und die Anzahl an Inselkomponenten geändert (siehe Tabelle 5). Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 veranschaulicht.
Außerdem wurde die in der Tabelle dargestellte Dimensionsstabilität durch Vergleichen der Druckgenauigkeit nach 1.000maligem Drucken erhalten. Tabelle 5 Bsp. Nr. Zusammensetzungsverhältnis (Meer : Insel) Anzahl der Inselkomponenten Denier der Insel Mechanische Eigenschaften des Originalfilaments Festigkeit Modul Bruchdehnung Bewertung des Abriebs Dimensionsstabilität Filamentbruch trat während des Webens auf gut
In Versuch I war die Festigkeit des erhaltenen Monofilaments niedrig und Filamentbruch trat während des Webens auf. Da in Versuch J die Festigkeit gering war, brach der Stoff leicht, wenn er gereckt wurde. Da in Versuch M das Meerverhältnis 3 betrug (dieser Wert war zu gering), wurde das Auftreten von Abrieb nicht unterdrückt und der Rietwaschzyklus war entsprechend kurz. Da in Versuch O das Flächenverhältnis der Meerkomponente 35 betrug (dieser Wert war zu hoch), war die Festigkeit des erhaltenen Monofilaments niedrig, es kam während des Webens zu Filamentbruch, und ein Weben des Stoffs war unmöglich.
Versuche K, L und N betrafen erfindungsgemäße Polyester-Monofilamente mit hoher Festigkeit und hohem Modul. Diese Monofilamente zeigten während des Webens eine geringe Abriebbildung und die erhaltenen Stoffe eine hohe Festigkeit, einen hohen Modul und eine hervorragende Dimensionsstabilität.
In einem erfindungsgemäßen zusammengesetzten Polyester-Monofilament kann das Problem der Abriebbildung während des Webens durch Verwendung eines Copolyesters, der keinen Abrieb erzeugt, einen niedrigen Glasübergangspunkt besitzt und weich ist, als abriebhemmende Hüllenkomponente sowie eines Polyesters, der verbesserte mechanische Eigenschaften des Monofilaments aufweist, als Kernkomponente gelöst werden, obwohl das Monofilament eine hohe Festigkeit, einen hohen Modul und eine geringe Bruchdehnung aufweisen. In der Folge kann eine Stoffgaze aus einem Monofilament mit einem feinen Denier und hoher Maschendichte, einer hohen Zähigkeit und einen hohem Modul erhalten werden und es ist möglich, einen hochpräzisen Druckvorgang ohne Dimensionsänderung während des Druckens mit einer Linienstärke von 100 µm oder weniger durchzuführen.

Anmerkung

Um g/den in cN/Tex umzuwandeln, ist mit 8,826 zu multiplizieren.
Um den in Tex umzuwandeln, ist mit 0,1111 zu multiplizieren.

Claims

1. Zusammengesetztes Polyester-Monofilament für Stoffgazen zum Siebdrucken, welches zusammengesetzte Monofilament aus einem Kern aus einer ersten Polyesterkomponente und einer Hülle aus einer zweiten Polyesterkomponente besteht, in welchem zusammengesetzten Monofilament:

(a) die erste Komponente, der Polyester-Kern, aus Polyethylenterephthalat besteht und die zweite Komponente, die Polyester-Hülle, ein Copolyester ist, von dem ein Hauptteil Polyethylenterephthalat ist;

(b) die erste Komponente, der Polyester-Kern, eine Glastemperatur von zumindest 78ºC und die zweite Komponente, die Polyester-Hülle, eine Glastemperatur von 45-65ºC aufweist;

(c) das Flächenverhältnis zwischen dem Kern und der Hülle im Bereich von 70 : 30 bis 95 : 5 liegt; und

(d) die Bruchfestigkeit des Monofilaments 52,156 cN/Tex (6 g/den) oder höher und der Modul des Monofilaments bei einer Dehnung von 10% 30,891 cN/Tex (3,5 g/den) oder höher ist.

2. Zusammengesetztes Polyester-Monofilament nach Anspruch 1, das im wesentlichen eine Hülle-Kern-Struktur vom Typ koaxialer Zylinder ist.

3. Zusammengesetztes Polyester-Monofilament nach Anspruch 1 oder 2, worin die Hüllenkomponente ein Copolyester von Polyethylenterephthalat mit zumindest einem Monomer ist, das aus Dimersäure, Adipinsäure, Sebacinsäure und einer Verbindung der folgenden allgemeinen Formel ausgewählt ist:

worin R&sub1; und R&sub2; jeweils aus H oder einer Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ausgewählt sind, n eine ganze Zahl von 2-5 ist und m eine ganze Zahl von 2-250 ist.

4. Zusammengesetztes Polyester-Monofilament nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Denier von weniger als 0,9999 Tex (9 Denier) aufweist.

5. Zusammengesetztes Polyester-Monofilament nach Anspruch 1, 3 oder 4, mit 5 oder mehr Kernen, wobei jeder einzelne Kern ein Denier von 0,3333 Tex (3 d) oder weniger aufweist.