EP0379967A2 - Monofil mit gummielastischem Verhalten - Google Patents

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EP0379967A2
EP0379967A2 EP90100968A EP90100968A EP0379967A2 EP 0379967 A2 EP0379967 A2 EP 0379967A2 EP 90100968 A EP90100968 A EP 90100968A EP 90100968 A EP90100968 A EP 90100968A EP 0379967 A2 EP0379967 A2 EP 0379967A2
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monofilament
stretched
polyether ester
ester elastomer
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    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
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    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/70—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyurethanes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/78—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products
    • D01F6/86—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products from polyetheresters

Definitions

  • the invention relates to monofilaments with rubber-elastic behavior, formed by extrusion with subsequent stretching from a thermoplastic polyether ester elastomer. These are flexible, somewhat stretchable monofilaments.
  • the invention has for its object a synthetic To create monofilament based on thermoplastic polyether ester elastomer with a rubber-elastic behavior, which should also have improved mechanical properties, in particular a high permanent temperature resistance.
  • this object is achieved in a generic monofilament by using a thermoplastic polyether ester elastomer which contains 5 to 50% by weight, in particular 25 to 42% by weight, of polyurethane as the elastomer component.
  • a thermoplastic polyether ester elastomer which contains 5 to 50% by weight, in particular 25 to 42% by weight, of polyurethane as the elastomer component.
  • polyether ester elastomers with a polyurethane component can be processed into monofilament threads by extrusion, which have good creep rupture properties with fatigue and hysteresis-free rubber elasticity.
  • polyetherester elastomers with a Shore hardness D of 46 to 63 are suitable for the extrusion of rubber-elastic monofilaments.
  • the monofilaments according to the invention have good rubber-elastic properties with fatigue-free rubber elasticity, high impact strength at low temperatures, high tear and abrasion resistance and high resistance to mechanical loads.
  • the monofilaments according to the invention are preferably made from a polyether ester elastomer from a block polymer of soft segments from polyalkylene ether diols and a polyurethane component from a mixture of diisocyanates and long-chain polyester or polyether diols.
  • Polyurethanes are produced by reacting (polyaddition) polyhydric alcohols, such as 1,4-butanediol polyether and polyesters with terminal OH groups, with polyhydric isocyanates.
  • Short-chain diols - hard segments - increase the hardness
  • long-chain polyols - soft segments - increase the elasticity of the polyurethanes.
  • the latter are as elastomer components in the selected polyether ester elastomers for the monofilaments according to the invention contain.
  • the monofilaments produced according to the invention from the polyether ester elastomer by extrusion have a high reversible elongation. Since the base material, thermoplastic polyester, has a high thermal resistance, a high permanent temperature resistance above 120 ° C., preferably above 130 ° C., can be achieved for the monofilament extruded according to the invention.
  • the extruded monofilaments are preferably stretched, in a ratio of about 1: 2 to about 1: 8. The degree of stretching depends on the application. Highly elastic monofilaments, i.e.
  • the monofilaments according to the invention are distinguished from known rubber threads by a smoother and harder surface, which increases their usability. In addition, they do not wear out so quickly.
  • Polyetherester elastomers are plastics known per se, which are used for the injection molding and rotational molding of molded parts and which are processed by extrusion to give films, sheets, tubes and tubes. So far it has not been possible to produce stretched monofilaments with diameters from 0.08 mm to 10 mm by extrusion.
  • the polyether ester elastomer optionally with the addition of additives from the group of stabilizers such as for increased heat resistance, UV resistance, hydrolysis resistance, colorants, at a temperature of about 210 to about 270 ° C in one Melt single-screw extruder and extrude to a monofil, and then stretch the monofil at a temperature of about 90 to 180 ° C in a liquid medium, preferably in water in a ratio of about 1: 2 to 1: 8.
  • polyether ester elastomers with the following selected property profile are particularly good Process monofilaments with excellent rubber-elastic and mechanical properties, in particular creep rupture properties: Property of polyether ester elastomer unit Test method Relative density 23/4 1.20 - 1.23 DIN 53479 Melting point 190 -213 ° C ASTM D 2117 Water absorption 24 hours in air from 23 ° C and 50% rel.
  • Polyetherester elastomers suitable for practicing the invention are, for example, the materials available from Akzo Plastics under the trade name Arnitel EM 480-630.
  • the extruded monofilament is stretched in two stages, in the first stage at temperatures of approximately 90 to 130 ° C. in a ratio up to a maximum of 1: 6 is then stretched at a temperature of about 130 to 180 ° C in a ratio of 1: 1.5 to a maximum of 1: 6.
  • the stretched monofilament is annealed at temperatures of 160 to 240 ° C. for a period of at least 5 seconds.
  • thermoplastic polyesters If it is desired to improve special properties, such as increased UV resistance, color, increased hydrolysis resistance, heat aging resistance or the like, this can also be achieved for the monofilaments according to the invention by adding suitable additives and stabilizers, as are known in the processing of thermoplastic polyesters .
  • the monofilaments that can be produced according to the invention are boil-proof and have a high chemical and thermal resistance, as well as high flex fatigue strength, high impact strength even at low temperatures, and high tear and abrasion resistance.
  • the monofilaments according to the invention can be processed excellently, in particular they are suitable for the production of industrial textiles by weaving, knitting or braiding to filter fabrics, elastic coating fabrics, membranes, elastic bands.
  • the smooth surface of the monofilaments, the textiles made from them can be subjected to high stresses, such as for conveyor and dry belts, filter fabrics for the chemical industry, support fabrics of needle felts are required.
  • FIG. 1 The invention is shown in FIG. 1 in a view of a monofilament and is explained below by way of example.
  • the stretched monofilament now obtained has a diameter of 0.25 mm. It has the following characteristics: Tear load: 15 N. Elongation at break: 60% Shrinkage in boiling water after 5 minutes: 3.5% Shrinkage at 160 ° C after 30 minutes: 10%
  • the shrinkage behavior can be improved by tempering the stretched monofilament at 160-240 ° C for 5-20 seconds.
  • the extruded stretched monofilament made of polyether ester elastomer produced according to the invention is distinguished by a smooth and hard surface and excellent rubber-elastic behavior with good mechanical properties. It is therefore ideally suited for the production of industrial textiles with rubber-elastic behavior as well as normal textile structures etc.

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Abstract

Die Erfindung befaßt sich mit einem Monofil mit gummielastischem Verhalten, geformt durch Extrusion mit anschließender Verstreckung aus einem thermoplastischem Polyetherester-Elastomer, enthaltend Polyurethan.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf Monofile mit gummielastischem Verhalten, geformt durch Extrusion mit anschließender Verstreckung aus einem thermoplastischen Polyetherester-Elastomer. Hierbei handelt es sich um biegsame etwas dehnfähige Monofile.
  • Aus den US-PS 42 46 904 und 43 14 561 sind als chirurgisches Nahtmaterial verwendbare Monofile aus Blockpolyetherestern auf Basis u.a. kurzkettiger aliphatischer oder cycloaliphatischer Diole bekannt, die bei hoher Festigkeit fexibel und biegsam sind, um verknotet zu werden, die jedoch formtreu und nicht gummielastisch sein dürfen.
  • Aus der PCT/Wo 8301253 ist ein Polyester-Monofil mit niedrigem CO₂H-Gehalt, enthaltend 5 bis 15 % Thermoplaste wie Polyurethan und Polyetheresterblockpolymere, bekannt geworden, das eine gute chemische Resistenz aufweist. Darüber hinaus werden Monofile oder dergleichen mit gummielastischem Verhalten, also Gummifäden, -Monofile, -Garne werden aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk, wie Butylkautschuk, hergestellt. Die Anwendung der bekannten Gummifäden findet dort ihre Grenzen, wo hohe Dauertemperaturbeständigkeit über 100°C gefordert ist. Auch die Witterungsbeständigkeit mancher Kautschukarten läßt zu wünschen übrig, soweit ungesättigte Doppelbindungen im Kautschukmaterial vorhanden sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein synthetisches Monofil auf Basis von thermoplastischem Polyetherester-Elastomer mit einem gummielastischen Verhalten zu schaffen, das auch verbesserte mechanische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Dauertemperaturbeständigkeit, aufweisen soll.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Monofil durch Einsatz eines thermoplastischen Polyetherester-Elastomers erreicht,das als Elastomerkomponente 5 bis 50 Gew.-%, insbesondere 25 bis 42 Gew.-% Polyurethan, enthält. Überraschend hat sich herausgestellt, daß derartige Polyetherester-Elastomere mit einer Polyurethankomponente sich zu monofilen Fäden durch Extrusion verarbeiten lassen, die gute Zeitstandfestigkeitseigenschaften mit ermüdungs- und hysteresefreier Gummielastizität aufweisen. Insbesondere Polyetherester-Elastomere mit einer Shorehärte D von 46 bis 63 sind für die Extrusion gummielastischer Monofile geeignet. Gute Dauertemperaturbeständigkeiten der Monofile werden mit Polyetherester-Elastomeren mit Shorehärten von 54 bis 60 erzielt. Die erfindungsgemäßen Monofile weisen gute gummielastische Eigenschaften mit ermüdungsfreier Gummielastizität, hoher Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen, hohe Reiß- und Abriebfestigkeit und hohen Widerstand gegen mechanische Belastungen auf.
  • Die erfindungsgemäßen Monofile werden bevorzugt aus einem Polyetherester-Elastomer aus einem Blockpolymer von Weichsegmenten aus Polyalkylenether-Diolen und einer Polyurethankomponente aus einem Gemisch von Diisocyanaten und langkettigen Polyester- oder Polyetherdiolen gefertigt. Polyurethane werden durch Umsetzung (Polyaddition) von mehrwertigen Alkoholen, wie z.B. 1,4 - Butandiolpolyether und Polyester mit endständigen OH-Gruppen, mit mehrwertigen Isocyanaten hergestellt. Hierbei erhöhen kurzkettige Diole - Hartsegmente - die Härte, während langkettige Polyole - Weichsegmente - die Elastizität der Polyurethane erhöhen. Letzere sind als Elastomer-Kompenente in den ausgewählten Polyetherster-Elastomeren für die erfindungsgemäßen Monofile enthalten.
  • Die erfindungsgemäß aus dem Polyetherester-Elastomer durch Extrusion hergestellten Monofile weisen eine hohe reversible Dehnung auf. Da das Basismaterial, thermoplastischer Polyester, eine hohe thermische Beständigkeit aufweist, läßt sich für das erfindungsgemäß extrudierte Monofil eine hohe Dauertemperaturbeständigkeit über 120°C, bevorzugt über 130°C, erreichen. Die extrudierten Monofile sind bevorzugt verstreckt, und zwar im Verhältnis von etwa 1:2 bis etwa 1:8. Der Verstreckungsgrad richtet sich nach der Anwendung. Hoch gummielastische Monofile, d.h. mit hoher reversibler Dehnung erhält man bei geringeren Verstreckungsgraden von etwa 1:2 bis 1:6, Gummifäden mit geringerer reversibler Dehnung bei Verstreckungsgraden von etwa 1:4 bis zu 1:8. Die erfindungsgemäßen Monofile zeichnen sich gegenüber bekannten Gummifäden durch eine glattere und härtere Oberfläche aus, wodurch sich ihre Gebrauchstüchtigkeit erhöht. Außerdem leiern sie nicht so schnell aus.
  • Polyetherester-Elastomere sind an sich bekannte Kunststoffe, die für das Spritzgießen und Rotationsgießen von Formteilen eingesetzt werden und die durch Extrusion zu Folien, Platten, Rohren und Schläuchen verarbeitet werden. Bisher war es nicht gelungen, verstreckte Monofile mit Durchmessern von 0,08 mm bis zu 10 mm durch Extrusion hieraus herzustellen. Erfindungsgemäß wird zum Herstellen eines Monofils vorgeschlagen, daß das Polyetherester-Elastomer, ggf. unter Zusatz von Additiven aus der Gruppe Stabilisatoren wie für erhöhte Wärmebeständigkeit, UV-Beständigkeit, Hydrolysebeständigkeit, Farbmitteln, bei einer Temperatur von etwa 210 bis etwa 270°C in einem Einschneckenextruder aufzuschmelzen und zu einem Monofil zu extrudieren, und das Monofil danach bei einer Temperatur von etwa 90 bis 180°C in einem flüssigen Medium, vorzugsweise in Wasser im Verhältnis von etwa 1:2 bis zu 1:8 zu verstrecken.
  • Polyetherester-Elastomere mit folgendem ausgewählten Eigenschaftsbild lassen sich erfindungsgemäß besonders gut zu Monofilen mit hervorragenden gummielastischen und mechanischen Eigenschaften, insbesondere Zeitstandfestigkeitseigenschaften, verarbeiten:
    Eigenschaft Polyetherester-Elastomer Einheit Prüfmethode
    Relative Dichte 23/4 1,20 - 1,23 DIN 53479
    Schmelzpunkt 190 -213 °C ASTM D 2117
    Wasseraufnahme 24 Std. in Luft von
    23°C und 50% rel.F. 0,24 - 0,12 % ASTM D 570
    24 Std. in Wasser von 23°C 0,55 - 0,33 % ASTM D 570
    Shore-Härte D 48 - 63 DIN 53505
    Zugfestigkeit 24 - 32 MN/m² DIN 53504
    Bruchdehnung 650 - 430 % DIN 53504
    Zug-E-Modul
    Spannung bei 1% Dehnung 1,0 - 3,1 MN/m² DIN 53455
    Spannung bei 5% Dehnung 6,1 - 12 MN/m² DIN 53455
    Spannung bei 10% Dehnung 10 - 17 MN/m² DIN 53455
    Spannung bei 100% Dehnung 12 - 19 MN/m² DIN 53455
    Biege-E-Modul 140 - 330 MN/m² ISO 178
    Kerbschlagzähigkeit nach Izod
    bei 23°C kein Bruch J/m ISO R 180
    bei -40°C kein Bruch J/m ISO R 180
    Erweichungstemperatur nach ISO, Methode B: 100 - 147 °C ISO 75
    Wasser
  • Zur Ausübung der Erfindung geeignete Polyetherester-Elastomere sind beispielsweise die unter der Handelsbezeichnung Arnitel EM 480-630 von der Firma Akzo Plastics erhältlichen Materialien.
  • Um gleichmäßig verstreckte Monofile mit hoher Verstreckung und möglichst geringer Schrumpfneigung zu erhalten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das extrudierte Monofil in zwei Stufen verstreckt wird, wobei in der ersten Stufe bei Temperaturen von etwa 90 bis 130 °C im Verhältnis bis maximal zu 1:6 verstreckt wird, danach bei einer Temperatur von etwa 130 bis 180°C im Verhältnis von 1:1,5 bis maximal zu 1:6 nachverstreckt wird. Um weitere Spannungen, insbesondere Schrumpfspannungen, abzubauen, wird vorgesehen, daß das verstreckte Monofil bei Temperaturen von 160 bis 240°C während einer Zeitspanne von mindestens 5 Sek. getempert wird.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden unverstreckte Monofile mit Durchmessern von 0,08 mm bis 20 mm extrudiert, die dann entsprechend der Verstreckung zu verstreckten Monofilen mit Enddurchmessern von 0,04 bis 10 mm geformt werden und gute Gummielastizität bei hoher Dauertemperaturbeständigkeit aufweisen..
  • Soweit eine Verbesserung spezieller Eigenschaften, wie erhöhte UV-Beständigkeit, Farbe, erhöhte Hydrolysebeständigkeit, Wärmealterungsbeständigkeit oder dergleichen gewünscht wird, kann dies durch Zugabe von geeigneten Additiven und Stabilisatoren, wie sie bei der Verarbeitung thermoplastischer Polyester bekannt sind, auch für die erfindungsgemäßen Monofile erreicht werden.
  • Die erfindungsgemäß herstellbaren Monofile sind kochfest und weisen eine hohe chemische und thermische Beständigkeit auf, außerdem hohe Dauerbiegeermüdungsfestigkeit, hohe Schlagzähigkeit auch bei niedrigen Temperaturen, sowie hohe Reiß- und Abriebfestigkeit.
  • Die erfindungsgemäßen Monofile lassen sich hervorragend textil verarbeiten, insbesondere eignen sie sich zur Herstellung von Industrietextilien durch Weben, Wirken oder Flechten zu Filtergeweben, elastischen Beschichtungsgeweben, Membranen, elastischen Bändern.
  • Wegen ihrer ausgezeichneten Hitzebeständigkeit, guten mechanischen Eigenschaften, hervorragenden Hydrolyse- und chemischen Beständigkeit, guten elektrischen Eigenschaften und geringen Wasseraufnahme, der glatten Oberfläche der Monofile können die hieraus gefertigten Textilien hohen Beanspruchungen, ausgesetzt werden, wie sie beispielsweise bei Förder- und Trockenbändern, Filtergeweben für die chemische Industrie, Stützgeweben von Nadelfilzen erforderlich sind.
  • Die Erfindung ist in der Figur 1 in Ansicht eines Monofiles dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.
    • Beispiel 1:
  • Ein Polyetherester-Elastomer mit einer Shorehärte D 58, mittelviskos (Arnitel EM 580), wurde in einem Einschneckenextruder plastifiziert und aufgeschmolzen, wobei die maximale Massetemperatur 270°C betrug und zu einem unverstreckten Monofil mit einem Durchmesser von 0,5 mm extrudiert. Nach Abkühlung unter 60°C wird das frischextrudierte Monofil um das etwa Dreifache gereckt in Luft oder Wasser, wodurch ein verstrecktes Monofil mit einem Durchmesser von etwa 0,35 mm entsteht. Anschließend wird das so vorgereckte Monofil ein zweites Mal um das Dreifache gereckt: in Luft oder Wasser.
  • Das nun erhaltene gereckte Monofil weist einen Durchmesser von 0,25 mm auf. Es hat die folgenden Eigenschaften:
    Reißlast:15 N
    Bruchdehnung: 60 %
    Schrumpf in kochendem Wasser nach 5 Minuten: 3,5 %
    Schrumpf bei 160°C nach 30 Minuten: 10 %
  • Das Schrumpfverhalten kann durch Temperung des gereckten Monofils bei 160-240°C während 5-20 Sek. verbessert werden.
  • Das erfindungsgemäß hergestellte extrudierte gereckte Monofil aus Polyetherester-Elastomer zeichnet sich durch eine glatte und harte Oberfläche und ausgezeichnetes gummielastisches Verhalten aus bei guten mechanischen Eigenschaften. Es eignet sich damit hervorragend zum Herstellen von Industrietextilien mit gummielastischem Verhalten sowie normalen textilen Gebilden usw.

Claims (10)

1. Monofil mit gummielastischem Verhalten, geformt durch Extrusion mit anschließender Verstreckung auf Basis von thermoplastischem Polyetherester-Elastomer, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyetherester-Elastomer als Elastomer-Komponente 5 bis 50 Gew.-%, insbesondere 25 bis 42 Gew.-% Polyurethan enthält.
2. Monofil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyetherester-Elastomer mit einer Shorehärte (D) von 46 bis 63 eingesetzt ist.
3. Monofil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyetherester-Elastomer mit einer Shorehärte von 54 bis 60 eingesetzt ist.
4. Monofil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß als Polyetherester-Elastomer ein Blockpolymer von Weichsegmenten mit Polyalkylenether-Diolen und einer Polyurethankomponente aus einem Gemisch von Diisocyanaten und langkettigen Polyester- oder Polyether-Diolen eingesetzt ist.
5. Monofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß es im Verhältnis von etwa 1:2 bis 1:6 verstreckt ist.
6. Monofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß es im Verhältnis von etwa 1:4 bis 1:8 verstreckt ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Monofils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Polyetherester-Elastomer gegebenenfalls unter Zusatz von Additiven aus der Gruppe von Stabilisatoren wie für erhöhte Wärmebeständigkeit, UV-Beständigkeit, Hydrolysebeständigkeit, Farbmitteln, bei einer Temperatur von etwa 210 bis etwa 270°C in einem Extruder aufgeschmolzen und zu einem Monofil extrudiert wird und das Monofil danach bei einer Temperatur von etwa 90 bis 180°C in einer inerten Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, verstreckt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das extrudierte Monofil in zwei Stufen verstreckt wird, wobei in der ersten Stufe bei einer Temperatur von 100 bis 130°C im Verhältnis bis zu maximal 1:6 verstreckt wird und in der zweiten Stufe bei einer Temperatur von 130 bis 180°C im Verhältnis von 1:1,5 bis zu maximal 1:6 nachverstreckt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das verstreckte Monofil bei einer Temperatur von 160 bis 240°C während mindestens 5 Sek. getempert wird.
10. Verwendung des Monofils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung von Industrie-Textilien, wie Filtergeweben, elastischen Beschichtungsgeweben, Membranen, elastischen Bändern, durch Weben, Wirken oder Flechten.
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